利用光纤电缆传播的信号预测深海地震

发布时间:2021-07-28 14:29 浏览次数:69次 作者:

由于巨大的压力和永恒的黑暗,我们对海底的了解非常少。但是那里发生的事情仍然会产生影响。例如,深海地震会导致毁灭性的海啸。



幸运的是,尽管环境偏远且严酷,但我们已经有大量潜在的视线在海底。大约有400 条光纤电缆跨越海洋。这些电缆已经是全球互联网的主干,试想一下,如果它们也能成为深海监测和研究工作的主干呢?







这正是来自加州理工学院、谷歌和意大利拉奎拉大学的一组研究人员一直在研究的内容。在Optica上发表的一篇论文中,该小组概述了一种技术,该技术利用通过光纤传播的信号的偏振中的扰动来检测海底地震和海浪,如海啸。



拉奎拉大学物理学教授、该论文的合著者之一安东尼奥·梅科齐( Antonio Mecozzi)表示,大多数电缆都在海底四公里处,你无法下去看看那里发生了什么。研究人员使用谷歌的居里电缆,将洛杉矶与智利的瓦尔帕莱索连接起来。



研究人员发现的第一件事是居里电缆的极化扰动基线水平非常稳定?;痪浠八?,当光信号沿电缆长度传输时,这些信号的极化不会因电缆本身而发生太大变化。传动系统非常稳定,这就是我们可以用它来测量 [其他振动] 的原因,只有地震引起的强烈扰动才能以我们可以测量的方式影响极化。



研究人员发现,通过从居里电缆末端的接收器中获取随时可用的数据,他们可以寻找与基线水平的偏差,这些偏差暗示着地震或强大的水下波浪。







该技术仍然需要一些发展才能使其更加敏感。事实上,如果电缆没有稳定的基线,该小组可能无法找出地震引起的极化的任何进一步变化。



在如何检测不同类型的地震方面还需要进行一些改进。研究人员意识到地震有时不会留下明显的扰动。奇怪的是,接收器数据中是否出现地震与地震的震级无关。研究人员不确定为什么有些地震出现而有些没有,但他们有理论。



地震在地球上发生了一个复杂的破裂过程,而且地震会辐射各种波,它们不只是辐射一种类型的波。是否通过极化扰动记录了地震,可能取决于到达电缆的地震波类型和方向。



目前也无法使用该方法沿电缆定位地震。对于较短的区域电缆,这可能不是什么大问题,但居里电缆的长度超过 10,000 公里。知道地震发生在电缆附近沿该长度的某处,这本身并不是很有帮助的信息。



研究人员知道他们目前对检测技术的理解有限,因为他们只在一根电缆上进行了测试。他们希望对来自其他电缆的数据进行类似的分析,可以让他们更好地了解他们的发现有多普遍,或者居里电缆是否是一个幸运的异常现象。



使用多根电缆可以帮助解决仅使用一根电缆时出现的定位问题。通过分析穿过同一海底同一区域的多条电缆的数据,并查看哪些电缆受到扰动的影响,监测系统可以更好地了解地震发生的位置。



这项技术不必仅限于探测可能发展成危险海啸的海底地震或水下波浪。再一次,以任何方式监测海底都非常困难。随着扰动技术变得更加精细,他推测可以根据深海波浪如何随着时间的推移影响电缆极化的差异来监测诸如深海温度之类的东西。



这对于研究气候变化如何影响深海系统或受到深海系统的影响可能很有用。随着时间的推移,从电缆信号极化的这些细微变化中获得的信息可能会导致我们对深海的理解发生翻天覆地的变化。


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