Волоконно-оптичні кабелі можуть виробляти підземні карти високої роздільної здатності

Серія землетрусів і підземних поштовхів сколихнула район Ріджкрест у Південній Каліфорнії в 2019 році. Розподілене акустичне зондування (DAS) за допомогою волоконно-оптичних кабелів дозволяє отримати зображення під поверхнею з високою роздільною здатністю, що може пояснити спостережене посилення землетрусу.

Наскільки рухається земля під час землетрусу, сильно залежить від властивостей гірських порід і ґрунту безпосередньо під поверхнею Землі.Дослідження моделювання показують, що коливання ґрунту посилюється в осадових басейнах, на яких часто розташовані населені міські райони.Однак отримати зображення приповерхневої структури навколо міських районів із високою роздільною здатністю було складно.

Ян та ін.розробили новий підхід використання розподіленого акустичного зондування (DAS) для створення зображення високої роздільної здатності приповерхневої структури.DAS — нова техніка, яка може трансформувати існуючеволоконно-оптичні кабелів сейсмічні масиви.Відстежуючи зміни в тому, як світлові імпульси розсіюються під час проходження через кабель, вчені можуть розрахувати невеликі зміни деформації в матеріалі, що оточує волокно.Окрім запису землетрусів, DAS виявився корисним у різноманітних додатках, наприклад для визначення найгучнішого оркестру, що марширує на Параді троянд у 2020 році, і виявлення драматичних змін у трафіку транспортних засобів під час наказів залишатися вдома через COVID-19.

Попередні дослідники перепрофілювали 10-кілометрову ділянку волокна для виявлення підземних поштовхів після землетрусу Ріджкрест магнітудою 7,1 у Каліфорнії в липні 2019 року. Їх масив DAS виявив приблизно в шість разів більше невеликих підземних поштовхів, ніж звичайні датчики протягом 3 місяців.

У новому дослідженні дослідники проаналізували безперервні сейсмічні дані, створені дорожнім рухом.Дані DAS дозволили команді розробити приповерхневу модель швидкості зсуву з субкілометровою роздільною здатністю на два порядки вище, ніж у типових моделей.Ця модель показала, що по довжині волокна місця, де підземні поштовхи спричиняли більше руху ґрунту, загалом відповідали місцям, де швидкість зсуву була нижчою.

Автори припускають, що таке дрібномасштабне картування сейсмічної небезпеки може покращити управління сейсмічними ризиками в містах, особливо в містах, де вже можуть бути волоконно-оптичні мережі.