Лента TH Новости Глобальные вызовы



Прогнозирование землетрясений

∴ 121

Компьютерный глаз, что точнее сейсмографа. Или будущее во всех отраслях.

1199

За последнее десятилетие исследователи в нефтегазовой отрасли разработали технику распределенного акустического зондирования (DAS), для решения ряда наземных и морских проблем путём визуализации изменений. По сути, DAS преобразует прямой волоконно-оптический кабель в одномерный массив датчиков благодаря деформации. Вот как это работает: электрооптическое устройство освещает один конец волокна короткими импульсами света и выполняет интерферометрию на любых фотонах, которые рассеяны позади от микроскопических неоднородностей в стеклянном ядре волокна. Интерферометрический сигнал изменяется, если волокно подвергается локальной деформации. Записывая время возврата фотонов, устройство определяет положение любого линейного растяжения или сжатия на кабеле. И, многократно подавая импульсы в волокно, он может разрешить скорость звуковых волн.

Новые технологии не только отслеживают землетрясения лучше, чем старые. Они позволяют следить за процессами глобального потепления или изменениями в озоновом слое.

Группа исследователей, возглавляемая Нейтом Линдси (Калифорнийский университет, Беркли и Национальная лаборатория Лоуренса Беркли) и Эйлин Мартин (Стэнфордский университет), теперь продемонстрировала, что DAS может обнаруживать землетрясения почти так же точно, как обычные сейсмометры. В полевых испытаниях на Аляске они провели волоконно-оптический кабель длиной 4000 м в неглубоких ортогонально ориентированных траншеях на 20 см ниже уровня земли и сравнили его измерения с измерениями, зафиксированными сейсмометрами, расположенными в тех же траншеях. Когда после установки произошло землетрясение магнитудой 3,8, они превратили скорости деформации волокна в наземные ускорения и обнаружили сильную корреляцию по амплитуде и фазе с записями сейсмометра.

Оптические волокна являются привлекательными прокси-серверами сейсмометра, потому что они ощущают изменения по всей длине — потенциально десятки километров — и являются недорогими, гибкими и нечувствительными к электрическим шумам. Дополнительным преимуществом является то, что в океанах по всем США и других странах уже существует обширная сеть существующих неиспользуемых волоконно-оптических кабелей, которые могут быть снова введены в эксплуатацию для обнаружения и количественного определения землетрясений, наличия подземных вод, изменения в вечной мерзлоте , и других недроизменениях. Для сравнения, сейсмометры разрежены и сгруппированы на континентах. Исследователи уже провели пробный тест для использования этого преимущества. После установки кабелей в трашеях , они проводили эксперименты с использованием волокна, установленного внутри существующей телекоммуникационной инфраструктуры в университетском городке Стэнфорда. Волокно обнаружило столь разнообразные изменения, такие как : близлежащие каменоломни, небольшие землетрясения в районе залива и более крупные сейсмические события в США.

Илья Фесенко