Kable światłowodowe mogą tworzyć mapy metra w wysokiej rozdzielczości

Seria trzęsień ziemi i wstrząsów wtórnych wstrząsnęła obszarem Ridgecrest w południowej Kalifornii w 2019 r. Rozproszone wykrywanie akustyczne (DAS) za pomocą kabli światłowodowych umożliwia obrazowanie podpowierzchniowe w wysokiej rozdzielczości, co może wyjaśnić obserwowane wzmocnienie trzęsień ziemi w miejscu.

To, jak bardzo ziemia porusza się podczas trzęsienia ziemi, silnie zależy od właściwości skał i gleby tuż pod powierzchnią Ziemi.Badania modelowe sugerują, że wstrząsy ziemi są wzmacniane w basenach sedymentacyjnych, na których często znajdują się zaludnione obszary miejskie.Jednak obrazowanie struktur przypowierzchniowych wokół obszarów miejskich w wysokiej rozdzielczości stanowiło wyzwanie.

Yang i in.opracowali nowe podejście do wykorzystania rozproszonego wykrywania akustycznego (DAS) do konstruowania obrazu o wysokiej rozdzielczości struktury przypowierzchniowej.DAS to nowa technika, która może zmienić istniejąceświatłowodyw macierze sejsmiczne.Monitorując zmiany w sposobie rozpraszania impulsów świetlnych podczas przechodzenia przez kabel, naukowcy mogą obliczyć niewielkie zmiany naprężeń w materiale otaczającym włókno.Oprócz rejestrowania trzęsień ziemi, DAS okazał się przydatny w różnych zastosowaniach, takich jak nazywanie najgłośniejszego zespołu marszowego na Paradzie Róż w 2020 roku i odkrywanie dramatycznych zmian w ruchu kołowym podczas nakazów pozostania w domu z powodu COVID-19.

Wcześniejsi badacze zmienili przeznaczenie 10-kilometrowego odcinka światłowodu, aby wykryć wstrząsy wtórne po trzęsieniu ziemi o sile 7,1 w Ridgecrest w Kalifornii w lipcu 2019 r. Ich macierz DAS wykryła około sześć razy więcej małych wstrząsów wtórnych niż konwencjonalne czujniki w okresie 3 miesięcy.

W nowym badaniu naukowcy przeanalizowali ciągłe dane sejsmiczne generowane przez ruch drogowy.Dane DAS pozwoliły zespołowi opracować model prędkości ścinania przy powierzchni z rozdzielczością subkilometrową o dwa rzędy wielkości wyższą niż typowe modele.Model ten ujawnił, że wzdłuż włókna miejsca, w których wstrząsy wtórne spowodowały większy ruch gruntu, generalnie odpowiadały miejscom, w których prędkość ścinania była mniejsza.

Autorzy sugerują, że takie precyzyjne mapowanie zagrożeń sejsmicznych mogłoby poprawić zarządzanie ryzykiem sejsmicznym w miastach, zwłaszcza w miastach, w których mogą już istnieć sieci światłowodowe.