Cablurile de fibră optică pot produce hărți subterane de înaltă rezoluție

O serie de cutremure și replici au zguduit zona Ridgecrest din sudul Californiei în 2019. Sensiunea acustică distribuită (DAS) care utilizează cabluri de fibră optică permite imagistica subterană de înaltă rezoluție, ceea ce poate explica amplificarea observată a tremurului cutremurului.

Cât de mult se mișcă pământul în timpul unui cutremur depinde în mare măsură de proprietățile rocii și ale solului de sub suprafața Pământului. Studiile de modelare sugerează că scuturarea solului este amplificată în bazinele sedimentare, pe care sunt adesea situate zone urbane populate. Cu toate acestea, imaginea structurii aproape de suprafață din jurul zonelor urbane la rezoluție înaltă a fost o provocare.

Yang şi colab. au dezvoltat o nouă abordare de utilizare a senzorului acustic distribuit (DAS) pentru a construi o imagine de înaltă rezoluție a structurii apropiate de suprafață. DAS este o tehnică în curs de dezvoltare care poate transforma existențacabluri de fibră opticăîn rețele seismice. Prin monitorizarea schimbărilor în modul în care pulsurile de lumină se împrăștie pe măsură ce călătoresc prin cablu, oamenii de știință pot calcula mici modificări ale deformarii materialului din jurul fibrei. Pe lângă înregistrarea cutremurelor, DAS s-a dovedit util într-o varietate de aplicații, cum ar fi denumirea celei mai puternice fanfare la Parada Trandafirilor din 2020 și descoperirea schimbărilor dramatice în traficul vehiculelor în timpul comenzilor de ședere la domiciliu cauzate de COVID-19.

Cercetătorii anteriori au reutilizat o porțiune de 10 kilometri de fibră pentru a detecta replicile după cutremurul Ridgecrest cu magnitudinea 7,1 din California din iulie 2019. Matricea lor DAS a detectat de aproximativ șase ori mai multe replici mici decât au detectat senzorii convenționali pe parcursul unei perioade de 3 luni.

În noul studiu, cercetătorii au analizat datele seismice continue produse de trafic. Datele DAS au permis echipei să dezvolte un model de viteză de forfecare aproape de suprafață cu o rezoluție subkilometrică cu două ordine de mărime mai mare decât modelele tipice. Acest model a dezvăluit că de-a lungul lungimii fibrei, locurile în care replicile au produs mai multă mișcare a solului corespund, în general, cu unde viteza de forfecare a fost mai mică.

O astfel de cartografiere la scară fină a hazardului seismic ar putea îmbunătăți gestionarea riscului seismic urban, în special în orașele în care rețelele de fibră optică pot fi deja prezente, sugerează autorii.