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美最新研究称 可用海底光缆监测地震

来源:北京日报2019-12-11 09:41

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  美国加利福尼亚大学伯克利分校日前宣布,该校研究人员和同行成功完成了一次用海底光缆监测地震的实验,这说明全球已存在的光缆系统有潜力被用作一个巨大的地震监测网络。

  海底光缆就是埋在海底的光纤线缆,利用光在光导纤维中的传播特性来传输数据。而它就是保证全球各大区域网络之间能够互联互通的主动脉。目前,全世界超过90%的跨国数据传输,都由海底光缆承担。根据最新的数据统计,全球的海底光缆总长达90万公里,可绕地球22圈。

  科学家们发现,如果电缆发生移动或改变方向,光就会被散射和扭曲。通过仔细观察这种“后向散射”现象,研究人员就可以精确地看到电缆的弯曲位置和程度。这意味着研究人员可以通过观测海底光缆的状态,以极高的精度找出地震活动的来源。

  通常情况下,科学家使用传统的水下地震仪进行海底监测,但这种仪器每台价值高达10万美元,而且只能探测到单一地点的震动。如果想大面积进行探测,成本则非常高昂。

  加利福尼亚大学伯克利分校、蒙特雷湾海洋生物研究所等机构研究人员在新一期美国《科学》杂志上发表论文说,他们利用蒙特雷湾海底光缆中一段长约20公里的部分进行了实验,通过向光缆中发射激光脉冲并检测反射光,可分析出光缆形变并进一步推断地震情况。

  据介绍,这段20公里长的光缆用于监测地震,相当于在有关区域设置了1万个地震台站。在为期4天的实验中,研究人员监测到一次3.5级地震,还监测到一些地震波活动。

  海洋占地表大部分的面积,但目前海洋中的地震台站数量很少。论文主要作者、加利福尼亚大学伯克利分校研究人员纳特·琳赛说,海底地震学研究需求很大,任何置于海中的相关仪器都可以有帮助。

  研究人员说,此前曾用陆地光缆测试过上述监测地震的方法,这是首次用海底光缆研究相关海洋学信号和对地质断层成像。目前全球陆地和海底的光缆总长度可能超过1000万公里,这个巨大的网络有潜力被用于监测地震,特别是在那些缺乏地震台站的地区。

  但是在应用这项技术方面还面临一个突出的挑战——数据处理。在这次实验中,研究人员一共收集了4兆兆字节的数据,但如果将这项技术扩展到整个海洋,将会产生难以承受的数据量。因此,研究人员已经开始研究用机器学习来压缩数据。(谭晶晶 化冬)

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