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- 海底電纜：數(shù)十億潛在的地震傳感器
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/14
位于弗雷瑞斯（瓦爾）以北的1.9級(jí)地震產(chǎn)生的地震波記錄在沿土倫附近海底部署的41公里長(zhǎng)的光纜上。在右側(cè)的記錄中，每條線對(duì)應(yīng)一個(gè)沿著電纜的測(cè)量點(diǎn)，從海岸（頂部）到大海（底部）。（41公里的電纜相當(dāng)于6000多個(gè)傳感器）。各個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的波到達(dá)時(shí)間之差用于確定地震的位置。
科學(xué)家首次證明，可以使用海底通訊電纜檢測(cè)地震波在海底的傳播。根據(jù)他們的觀察，這種現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施可用于檢測(cè)地震以及涌浪和水下噪聲。研究結(jié)果于2019年12月18日發(fā)表在《自然通訊》雜志上，來(lái)自CNRS，OCA，IRD和蔚藍(lán)大學(xué)的研究人員與FébusOptics公司和物理中心合作，在Géoazur實(shí)驗(yàn)室合作馬賽顆粒（CNRS /艾克斯-馬賽大學(xué)）。
該海底由通信電纜120萬(wàn)平方公里（三次從地球到月球的距離）縱橫交錯(cuò)。它們由光纖組成，通過(guò)電話，SMS和電子郵件方便了我們的大部分通信。他們很快就會(huì)扮演新的角色，即檢測(cè)聲波和地震波。
在這里，科學(xué)家們使用一條位于法國(guó)南部土倫海岸外的41公里長(zhǎng)的電纜，從2500 m深度的MEUST-NUMerEnv水下觀測(cè)臺(tái)的傳感器中檢索數(shù)據(jù)。他們開(kāi)發(fā)的方法利用了光纖中的少量雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)將其攜帶的部分光發(fā)送回發(fā)射器。通過(guò)拉伸或收縮光纖，地震波或聲波的通過(guò)會(huì)微小地改變這些雜質(zhì)之間的距離，從而使反向散射信號(hào)發(fā)生微小變化。然而，他們需要證明這些差異是可檢測(cè)的，因?yàn)樵诤５纂娎|中，光纖被數(shù)個(gè)絕緣層包圍。
通過(guò)將光脈沖注入光纖并分析反向散射信號(hào)，該小組將41公里的光纖轉(zhuǎn)換為6000多個(gè)地震傳感器。即使在距電纜100公里以上的地方，在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)都檢測(cè)到1.9級(jí)地震，其靈敏度接近沿海地震臺(tái)（圖1）。
動(dòng)畫(huà)顯示了沿光纖的前八公里記錄的膨脹效果。信用：黛安·里維（Diane Rivet）
但這還不是全部：這些測(cè)量點(diǎn)還對(duì)在海洋中傳播的波浪（例如由浪涌產(chǎn)生的波浪）敏感。作者記錄了海浪對(duì)海岸附近海底的影響，以及海浪對(duì)深海平原的影響，海浪在海底平原上產(chǎn)生“地震背景噪音”。傳感器使人們首次觀察到這些微小的振動(dòng)是如何產(chǎn)生的，這些微小的振動(dòng)不斷與地球內(nèi)部相互作用，從而使地球物理學(xué)家能夠探測(cè)其結(jié)構(gòu)。
研究人員認(rèn)為，一條電信電纜，就像一串麥克風(fēng)一樣，可以用同樣的方式來(lái)檢測(cè)船舶和鯨類動(dòng)物產(chǎn)生的水下噪聲。
面對(duì)在海底部署儀器的后勤和財(cái)務(wù)挑戰(zhàn)，電信電纜可以提供一種增進(jìn)我們對(duì)覆蓋地球三分之二表面的隱姓埋名的理解的方式，并解決諸如地震等廣泛的科學(xué)和社會(huì)問(wèn)題，海岸侵蝕，生命，海洋與固體地球之間的相互作用等。
未來(lái)幾年，電信運(yùn)營(yíng)商將逐步淘汰目前正在使用的某些電纜。由于這項(xiàng)研究，他們很快就可以重獲新生。
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