海洋地震如何检测?水下电缆前来助力

设置好正确的参数后,任何电缆周围的信号都可以被勘探到,包括地震波。

地震勘探对于评估人口的风险和了解地球内部结构都很重要。值得庆幸的是,除了最小的(和无害的)地震,我们在陆地上有足够的地震检波器用于探测,但在海洋中,情况截然不同。

地球表面70%以上的面积都被水覆盖,而地震检波器的覆盖范围仅限于少数永久性海底站。在水下对永久性传感器的维护非常昂贵且后勤难度很大,因此存在很多差距。现在,由英国国家物理实验室的Giuseppe Marra领导的研究小组在使用高级光纤电缆时偶然发现任何振动都可能导致这些精细的电缆信号失真,其中一个振动源是地震。地震发生时,它会通过地球向四周传播地震波,随着这些波最终通过光纤会造成信号的轻微延迟。这种可测量的延迟影响振荡光波,从而可以被研究并用于地震的定位。相关研究结果发表在6月14日的科学杂志上。

地震会产生几种类型的地震波。第一个是主波或P波,是最快的;第二个是S波;最后是表面波(勒夫波和瑞利波)的传递。计算第一波与后续波之间的延迟对于地震的定位很重要。三角波地震至少需要三个地震检波器,但如果水下电缆足够长,同一电缆的两端可以当作不同的地震检波器。

研究人员通过多次模拟地震测试了他们的这项技术,结果发现如果电缆与设备相匹配,且保持完全稳定的激光振荡频率,它们就可以完成工作。因为电缆本身的数据不能用作地震勘探信号,所以附加设备是必不可少的。他们写道:“我们勘探到陆地和潜艇之间的地震,长度从75到535公里不等,距地震震中的地理距离从25到18,500公里不等。实施全球地震网络以实时监测水下地震需要将所提出的技术应用于现有的广泛的海底光纤网络中。”

海底铺设这些电缆后,系统只需要少量电力,研究人员相信这项技术可以被广泛应用。他们还指出,类似的方法也可以用于其他目的,例如研究海洋中的噪声污染,甚至跟踪海洋哺乳动物的迁徙。

编译:施琴 审稿:alone

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