Сейсмологи Калифорнийского технологического института и эксперты по оптике Google разработали метод, который превращает действующие подводные кабели связи в датчики отслеживания землетрясений без использования специального оборудования.
Землетрясения и цунами - одни из самых разрушительных стихий, с которыми сталкивается человечество. По этой причине ученые и инженеры работают над всеобъемлющими системами обнаружения и раннего предупреждения. Особенно привлекательным вариантом было бы найти способ превратить обширную сеть подводных кабелей связи в гигантскую сейсмическую сеть.
Наземные сейсмометры и океанские сейсмические сети, такие как система глубоководной оценки и отчетности о цунами (DART) могут обеспечить неполное и удаленное покрытие океанских сейсмических данных, таких как землетрясения и цунами.
Идея использования подводных кабелей не нова, но большинство методов требовало установки специального оборудования с использованием неработающих кабелей или того и другого. Метод Caltech / Google основан на использовании оптоволоконных кабелей, прокладываемых телекоммуникационными компаниями.
Лазерные импульсы, используемые для передачи нескольких каналов данных, поляризованы. Когда эти импульсы достигают другого конца, они регулярно контролируются. Если оборудование работает правильно и кабель не поврежден, лазерные импульсы будут оставаться правильно поляризованными. При неисправности или повреждении кабеля поляризация меняется. Это означает, что сейсмические события можно отслеживать по токоведущему кабелю с помощью стандартного оборудования.
Работая с кабелем, который проходит вдоль западного побережья Северной и Южной Америки от Лос-Анджелеса до Вальпараисо, команда смогла проанализировать поляризацию импульсов вдоль кабеля со скоростью до 20 раз в секунду. В большинстве случаев это оставалось нормальным, но если происходило землетрясение или большие океанские волны, они вызывали резкое изменение поляризации, и исследователи могли определить источник. За девять месяцев они зафиксировали 20 землетрясений средней и большой силы вдоль кабеля, самое крупное из которых произошло у побережья Ямайки силой 7,7 балла.
Следующим шагом будет разработка алгоритма машинного обучения, позволяющего автоматически контролировать кабели и игнорировать любые помехи, вызванные перемещением кабеля кораблями или крабами.
«Новый метод действительно может превратить большинство подводных кабелей в геофизические датчики длиной в тысячи километров для обнаружения землетрясений и цунами», - говорит Чжунвэнь Чжан, доцент геофизики.
