Kabli z optičnimi vlakni lahko ustvarijo podzemne zemljevide visoke ločljivosti

Serija potresov in popotresnih sunkov je leta 2019 pretresla območje Ridgecresta v južni Kaliforniji. Porazdeljeno akustično zaznavanje (DAS) z uporabo kablov iz optičnih vlaken omogoča slikanje pod površjem v visoki ločljivosti, kar lahko pojasni opazovano okrepitev potresnega tresenja na mestu.

Koliko se tla med potresom premaknejo, je močno odvisno od lastnosti kamnin in prsti tik pod površjem Zemlje. Študije modeliranja kažejo, da se tresenje tal poveča v sedimentnih bazenih, na katerih se pogosto nahajajo naseljena mestna območja. Vendar je bilo slikanje strukture blizu površine okoli urbanih območij v visoki ločljivosti zahtevno.

Yang et al. so razvili nov pristop uporabe porazdeljenega akustičnega zaznavanja (DAS) za izdelavo slike visoke ločljivosti strukture blizu površine. DAS je nastajajoča tehnika, ki lahko spremeni obstoječekabli iz optičnih vlakenv potresne nize. S spremljanjem sprememb v tem, kako se svetlobni impulzi razpršijo, ko potujejo skozi kabel, lahko znanstveniki izračunajo majhne spremembe napetosti v materialu, ki obdaja vlakno. Poleg beleženja potresov se je DAS izkazal za uporabnega v različnih aplikacijah, kot je imenovanje najglasnejšega korakajočega orkestra na paradi vrtnic 2020 in odkrivanje dramatičnih sprememb v prometu vozil med odpovedjo ostanka doma zaradi bolezni COVID-19.

Predhodni raziskovalci so preuredili 10-kilometrski odsek vlaken za zaznavanje popotresnih sunkov po potresu Ridgecrest z magnitudo 7,1 v Kaliforniji julija 2019. Njihov niz DAS je v 3-mesečnem obdobju zaznal približno šestkrat več majhnih popotresnih sunkov kot običajni senzorji.

V novi študiji so raziskovalci analizirali stalne seizmične podatke, ki jih je ustvaril promet. Podatki DAS so ekipi omogočili razvoj modela strižne hitrosti blizu površine s subkilometrsko ločljivostjo, ki je za dva reda velikosti višja od tipičnih modelov. Ta model je razkril, da so vzdolž dolžine vlakna mesta, kjer so popotresni sunki povzročili več gibanja tal, na splošno ustrezala tistim, kjer je bila strižna hitrost nižja.

Tako natančno preslikavo potresne nevarnosti bi lahko izboljšalo obvladovanje potresnega tveganja v mestih, zlasti v mestih, kjer so morda že prisotna omrežja optičnih vlaken, predlagajo avtorji.