2019-11-29 06:01:01
水下电信电缆打造一流的地震网络

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构成全球海底电信网络的光纤电缆有一天可以帮助科学家研究近海地震和深藏在海面之下的地质结构。

在本周发表在《科学》杂志上的一篇论文中,来自加利福尼亚大学伯克利分校,劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室),蒙特利湾水族馆研究所(MBARI)和赖斯大学的研究人员描述了使海底纤维转20公里的实验-将光缆连接到相当于海底的10,000个地震台。在蒙特利湾进行的为期四天的实验中,他们记录了3.5级地震和水下断裂带的地震散射。

他们的技术以前曾在陆地上用光缆进行过测试,可以提供海底地震的急需数据,海底地震台位很少,而地球表面的70%没有地震探测器。

加州大学伯克利分校的研究生和主要作者内特·林赛说:“海底地震学的需求非常大。即使是在离海岸仅50公里的地方,任何进入海洋的仪器也会非常有用。”的纸。

休斯敦莱斯大学的地球物理学教授,伯克利实验室的客座科研人员Lindsey和Jonathan Ajo-Franklin在拥有光缆的MBARI的Craig Dawe的帮助下领导了该实验。电缆延伸到离岸52公里处的太平洋,是17年前由MBARI和地球与行星科学系研究生院加州大学伯克利分校教授Barbara Romanowicz放置在太平洋海底的第一座地震台。 2009年铺设了通往蒙特雷加速研究系统(MARS)节点的永久电缆,该电缆在测试中使用了20公里,而在2018年3月进行脱机以进行年度维护。

Ajo-Franklin说:“这实际上是对地震学前沿领域的研究,这是第一次有人使用海上光纤电缆来观察这些类型的海洋信号或对断层结构进行成像。” “全球地震学网络的空白之一是在海洋中。”

他说,研究人员努力的最终目标是利用全世界密集的光纤网络(陆地和海底总共可能超过1000万公里)作为对地球运动的敏感指标,在没有昂贵的地面站的地区进行地震监测,例如那些地震多发的加利福尼亚州和太平洋沿岸的点。

Ajo-Franklin说:“现有的地震网络往往具有高精度的仪器,但是相对稀疏,而这使您可以访问密度更高的阵列。”

光子地震学

研究人员使用的技术是“分布式声学传感”,该技术采用了一种光子学设备,该设备将短脉冲激光沿电缆发送出去,并检测由拉伸引起的电缆应变所产生的反向散射。借助干涉测量技术,他们可以每2米(6英尺)测量一次反向散射,从而有效地将一条20公里的电缆变成10,000个单独的运动传感器。

Ajo-Franklin说:“这些系统对每米长的纳米变化到几百皮升很敏感。” “这是十亿分之一的变化。”

今年早些时候,他们报告了在萨克拉曼多附近22公里长的电缆在陆地上进行的为期6个月的试验结果,该电缆由能源部作为其13,000英里ESnet暗光纤试验台的一部分进行安装。暗光纤是指铺设在地下但未使用或出租以供短期使用的光缆,这与活跃使用的“照明”互联网相反。研究人员能够监视地震活动和环境噪声,并获得比传统传感器网络更高分辨率,更大规模的地下图像。

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