کیلومتر از “تاریک کابل” فرم جدید ترین سنسورهای لرزه ای

Celeste Labedz شنیده ام یک صدا مانند رعد و برق رول در سراسر یخ. او ایستاده بود در آلاسکا Taku یخچال یک میدان گسترده ای از برف-خفه یخ بین قوی کوه که icequake شروع: کوتاه مدت زمین لرزه لرزش ناشی از یخچال های طبیعی را حرکت ناگهانی. بلافاصله او درهم برای نوت بوک و jotted ، Labedz یک دانشجوی کارشناسی ارشد در موسسه فناوری کالیفرنیا را بررسی کنید که زمان در برابر داده ها از یک فیبر نوری کابل او و همکاران او تا به حال فقط اعزام به مطالعه چنین زمین لرزه—امیدوار کننده روش جدید است که تکان دادن زمین شناسی و رشته های مجاور است.

اطلاعات سفر را از طریق یک کابل فیبر نوری از طریق پالس های نور لیزر که بیشتر آن حرکت می کند به طور مستقیم از طریق مو نازک شیشه ای موضوعات. اما به ناچار مقدار کمی بازدید میکروسکوپی نقص در کابل و پراکنده به سمت منبع. این بازتاب متفاوت است زمانی که کابل کشیده یا خم به دلیل ارتعاشات زمین از قبیل زلزله و یا حتی عبور کامیون و دانشمندان می توانند نظارت بر تغییرات در backscattered نور به کمیت آن جنبش. برای اولین بار توسعه یافته توسط صنعت نفت یک دهه پیش این تکنیک شناخته شده به عنوان توزیع آکوستیک سنجش (DAS)—به تازگی نفوذ علوم است. “این [دس] جامعه فقط منفجر شد و در چند سال گذشته می گوید:” جاناتان Ajo-فرانکلین یک متخصص ژئوفیزیک در دانشگاه رایس است. یک کارگاه آموزشی برگزار شده توسط اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا در ماه دسامبر گذشته شامل دانشمندان که تا به حال با استفاده از این تکنیک به تصویر یخچال, مانیتور, رعد و برق و نظیر به اعماق اقیانوس.

یکی از مزیت های عمده ای به داس است که کابل های فیبر نوری می توان بسیاری از کیلومتر طول و یک واحد عمل می کنند مانند شبکه ای از هزاران نفر از سنسور پوشش هر متر در امتداد راه خود را. برعکس معمولی seismometers رکورد حرکت زمین تنها در یک نقطه—موانع عمده برای تصویربرداری از داخل زمین است. وقتی Mount St. Helens شروع به غرش پیش از آن فاجعه بار فوران سال 1980 به عنوان مثال این واقعیت است که وجود دارد تنها یک زلزله در نزدیکی بدان معنی است که دانشمندان نمی تواند بگوید اگر زمین لرزه در واقع ناشی از بیداری آتشفشان. “فکر می کنم از آن را مانند چراغ می گوید:” ناتانیل لیندزی یک متخصص ژئوفیزیک در حال حاضر در دانشگاه استنفورد. “اگر شما فقط چند چراغ برای روشن کردن کل volcano آن را به کار نمی رود که به خوبی.”

دوم بهره مند است که کابل های فیبر نوری در حال حاضر crisscross جهان است. در حالی که برخی از سایت های مانند Taku یخچال نیاز جدید کابل دیگران—مکان از شهرستانها به پایین از دریا استفاده نشده اند کابل ها و یا آنهایی است که می توان برای دس. بسیار از این در دسترس بودن ناشی از دات کام بوم از 1990s زمانی که شرکت های مخابراتی نصب امتداد طولانی از کابل; برخی از آنها شناخته شده به عنوان تاریکی و الیاف بکر و دست نخورده باقی می ماند. بنابراین دانشمندان می توانند به سادگی با اتصال یک سر به “بازجوی” واحد است که آتش سوزی یک جریان پالس لیزر به سمت انتهای دیگر و نظارت بر هر backscatter—و این یک موج لرزه–شبکه سنجش آماده است برای رفتن.

سال گذشته Tieyuan زو یک متخصص ژئوفیزیک در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا اقتباس استفاده نشده کابل در این دانشکده موجود شبکه فیبر به جستجو برای ظریف ارتعاشات در زیر محوطه دانشگاه. او برای پیدا کردن چندین تداوم خود را در داده ها در شب رعد و برق. اگر چه دانشمندان به مدت طولانی شناخته شده است که هوا ارتعاشات از صداهای بلند می تواند سر و صدا سطح زمین معلوم بود که آیا این تکنیک جدید می تواند تشخیص چنین “thunderquakes.” اما زمانی که زو هماهنگ نتایج خود را با داده ها از ناسا وجود دارد شکی نیست. “من فکر می کنم وجود یک پتانسیل بزرگ برای ‘نور’ منطقه شهری با استفاده از این تکنولوژی,” او می گوید. “و نه فقط برای نظارت بر زمین لرزه بلکه geohazards [مانند رانش زمین و یا سونامی] و آب و هوا.”

دیگر دانشمندان در حال eyeing بیشتر هدف از راه دور. به صورت یک مقاله منتشر شده در ماه نوامبر گذشته در علم Lindsey, Ajo-Franklin and Craig Dawe از تحقیقات آکواریوم خلیج مانتری موسسه متصل یک بازجوی به 20 کیلومتر کابل فیبر نوری به طور معمول مورد استفاده برای انتقال داده ها از ابزار علمی در بستر خاموش Monterey Bay. این سیستم برای تعمیر و نگهداری به دانشمندان فرصتی برای نگاه به صورت ارتعاشات. فقط در چهار روز آنها نقشه برداری های متعدد در زیر آب زون گسل و مشخص seafloor لرزش ناشی از امواج بالا. بیشتر بستر دریا نقشه کمک خواهد کرد که دانشمندان را بهتر از پیش بینی ها در مورد زلزله و آتشفشان زیردریایی—که هر دو می تواند تهدید کننده زندگی سونامی.

وجود یخچال های طبیعی کار که Labedz و همکاران او را تبدیل به یک کابل تک به 3,000 سنسورهای لرزه ای. نتایج اولیه نشان می دهد پنج دقیقه کشش با 100 icequakes—بسیاری از به احتمال زیاد ناشی از meltwater وادار باز crevasses داخل یخچال. Labedz را مشاور تحصیلی Zhongwen ژان یک زلزله شناس در Caltech امید به یک روز در محل دائمی کابل های فیبر نوری در گرینلند و یا قطب جنوب برای کمک به محققان اطلاعات بیشتر در مورد چگونه یخچال ذوب رانده شده توسط تغییرات آب و هوایی منجر به افزایش سطح آب.

و ژان حتی بزرگتر رویا: برای ساخت معادل یک میلیون-سنسور آرایه در کالیفرنیا با استفاده از حدود 1000 کیلومتر فیبر تاریک. او در حال حاضر تبدیل 37 کیلومتر به دائمی شبکه لرزه نگاری زیر پاسادنا و می خواهم به انجام همان در دیگر شهرستانها در سراسر کشور. داده ها می تواند نشان از آسیب پذیری در شهرها زیرساخت و می تواند کمک به شهروندان هشدار فوری زلزله آغاز می شود. “این است برای رفتن به یک کمک بزرگ از نظر آماده سازی جامعه” ژان می گوید. در حال حاضر دانشمندان نمی تواند پیش بینی زلزله—اما یک درک بهتر از precursory شوک است که گاهی اوقات منجر به یک اصلی زلزله تنها می تواند کمک کند.

“هر گونه اطلاعات بیشتر در مورد دقیقا چگونه زلزله شروع و هسته می تواند یک بازی تعویض می گوید:” رابرت Mellors یک زلزله شناس در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور بود که درگیر در تحقیق ،

اما این مقدار از داده های درگیر و همچنین ارائه یک پردازش مشکل است. دس به راحتی تولید 10 ترابایت در روز برای یک کابل فیبر نوری; اضافه خواهد شد که تا به petabyte فقط در 100 روز. در مقایسه بین المللی لرزه نگاری داده های مخزن—که جمع آوری تمام داده های لرزه نگاری در سراسر جهان در دسترس—شامل کمتر از یک petabyte. قبل از دانشمندان شیر به فیبر تاریک و استقرار کابل در سراسر مناطق دور افتاده آنها را برای اولین بار باید به یاد بگیرند که چگونه برای ذخیره و به اشتراک گذاری یک مقدار عظیم از اطلاعات است.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de