يمكن لكابلات الألياف الضوئية إنتاج خرائط عالية الدقة تحت الأرض

هزت سلسلة من الزلازل والتوابع منطقة Ridgecrest في جنوب كاليفورنيا في عام 2019. يتيح الاستشعار الصوتي الموزع (DAS) باستخدام كابلات الألياف الضوئية التصوير تحت السطحي عالي الدقة ، والذي يمكن أن يفسر تضخيم الموقع المرصود من اهتزاز الزلزال.

يعتمد مقدار تحرك الأرض أثناء الزلزال بشدة على خصائص الصخور والتربة الموجودة تحت سطح الأرض مباشرةً.تشير دراسات النمذجة إلى أن اهتزاز الأرض يتم تضخيمه في الأحواض الرسوبية ، التي غالبًا ما تقع عليها المناطق الحضرية المأهولة.ومع ذلك ، كان تصوير البنية القريبة من السطح حول المناطق الحضرية بدقة عالية يمثل تحديًا.

يانغ وآخرون.طوروا نهجًا جديدًا لاستخدام الاستشعار الصوتي الموزع (DAS) لإنشاء صورة عالية الدقة لهيكل قريب من السطح.DAS هي تقنية ناشئة يمكنها تحويل القائمةكابلات الألياف البصريةفي المصفوفات الزلزالية.من خلال مراقبة التغييرات في كيفية تشتت نبضات الضوء أثناء انتقالها عبر الكابل ، يمكن للعلماء حساب تغيرات الإجهاد الصغيرة في المادة المحيطة بالألياف.بالإضافة إلى تسجيل الزلازل ، أثبتت DAS أنها مفيدة في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل تسمية الفرقة الموسيقية الأعلى صوتًا في Rose Parade 2020 والكشف عن تغييرات جذرية في حركة مرور المركبات أثناء أوامر COVID-19 في المنزل.

أعاد باحثون سابقون استخدام امتداد 10 كيلومترات من الألياف لاكتشاف توابع الزلزال بعد زلزال ريدجكريست الذي بلغت قوته 7.1 درجة في كاليفورنيا في يوليو 2019. اكتشفت مجموعة DAS الخاصة بهم حوالي ستة أضعاف عدد الهزات الارتدادية الصغيرة مثل أجهزة الاستشعار التقليدية خلال فترة 3 أشهر.

في الدراسة الجديدة ، حلل الباحثون البيانات الزلزالية المستمرة التي تنتجها حركة المرور.سمحت بيانات DAS للفريق بتطوير نموذج سرعة القص بالقرب من السطح مع دقة مقياس تحت الكيلومتر أعلى بمقدار أمرين من النماذج النموذجية.كشف هذا النموذج أنه على طول الألياف ، فإن المواقع التي أنتجت فيها الهزات الارتدادية المزيد من الحركة الأرضية تتوافق عمومًا مع حيث كانت سرعة القص أقل.

يقترح المؤلفون أن مثل هذا التخطيط الدقيق للمخاطر الزلزالية يمكن أن يحسن إدارة مخاطر الزلازل الحضرية ، خاصة في المدن حيث قد تكون شبكات الألياف الضوئية موجودة بالفعل.