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美最新研究稱 可用海底光纜監測地震 2019-12-13

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美國加利福尼亞大學伯克利分校日前宣布,該校研究人員和同行成功完成了一次用海底光纜監測地震的實驗,這說明全球已存在的光纜系統有潛力被用作一個巨大的地震監測網絡。

海底光纜就是埋在海底的光纖線纜,利用光在光導纖維中的傳播特性來傳輸數據。而它就是保證全球各大區域網絡之間能夠互聯互通的主動脈。目前,全世界超過90%的跨國數據傳輸,都由海底光纜承擔。根據最新的數據統計,全球的海底光纜總長達90萬公里,可繞地球22圈。

科學家們發現,如果電纜發生移動或改變方向,光就會被散射和扭曲。通過仔細觀察這種“后向散射”現象,研究人員就可以精確地看到電纜的彎曲位置和程度。這意味著研究人員可以通過觀測海底光纜的狀態,以極高的精度找出地震活動的來源。

通常情況下,科學家使用傳統的水下地震儀進行海底監測,但這種儀器每臺價值高達10萬美元,而且只能探測到單一地點的震動。如果想大面積進行探測,成本則非常高昂。

加利福尼亞大學伯克利分校、蒙特雷灣海洋生物研究所等機構研究人員在新一期美國《科學》雜志上發表論文說,他們利用蒙特雷灣海底光纜中一段長約20公里的部分進行了實驗,通過向光纜中發射激光脈沖并檢測反射光,可分析出光纜形變并進一步推斷地震情況。

據介紹,這段20公里長的光纜用于監測地震,相當于在有關區域設置了1萬個地震臺站。在為期4天的實驗中,研究人員監測到一次3.5級地震,還監測到一些地震波活動。

海洋占地表大部分的面積,但目前海洋中的地震臺站數量很少。論文主要作者、加利福尼亞大學伯克利分校研究人員納特·琳賽說,海底地震學研究需求很大,任何置于海中的相關儀器都可以有幫助。

研究人員說,此前曾用陸地光纜測試過上述監測地震的方法,這是首次用海底光纜研究相關海洋學信號和對地質斷層成像。目前全球陸地和海底的光纜總長度可能超過1000萬公里,這個巨大的網絡有潛力被用于監測地震,特別是在那些缺乏地震臺站的地區。

但是在應用這項技術方面還面臨一個突出的挑戰——數據處理。在這次實驗中,研究人員一共收集了4兆兆字節的數據,但如果將這項技術擴展到整個海洋,將會產生難以承受的數據量。因此,研究人員已經開始研究用機器學習來壓縮數據。

作者: 譚晶晶 化冬 來源: 北京日報 發布時間: 2019-12-13

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