Optisko šķiedru kabeļi var izveidot augstas izšķirtspējas pazemes kartes

Ridžkrestas apgabalu Dienvidkalifornijā 2019. gadā satricināja virkne zemestrīču un pēcgrūdienu. Izkliedētā akustiskā sensora (DAS), izmantojot optisko šķiedru kabeļus, nodrošina augstas izšķirtspējas attēlveidošanu pazemē, kas var izskaidrot novēroto zemestrīces pastiprināšanos.

Tas, cik daudz zemes pārvietojas zemestrīces laikā, ir ļoti atkarīgs no iežu un augsnes īpašībām tieši zem Zemes virsmas. Modelēšanas pētījumi liecina, ka grunts kratīšana tiek pastiprināta nogulumu baseinos, uz kuriem bieži atrodas apdzīvotas pilsētu teritorijas. Tomēr augstas izšķirtspējas attēlu veidošana pilsētas teritorijās tuvu virsmai ir bijusi sarežģīta.

Yang et al. ir izstrādājuši jaunu pieeju, izmantojot izplatīto akustisko sensoru (DAS), lai izveidotu augstas izšķirtspējas attēlu tuvu virsmai. DAS ir jauna tehnika, kas var pārveidot esošooptiskās šķiedras kabeļiseismiskos masīvos. Uzraugot izmaiņas gaismas impulsu izkliedē, kad tie pārvietojas pa kabeli, zinātnieki var aprēķināt nelielas deformācijas izmaiņas materiālā, kas ieskauj šķiedru. Papildus zemestrīču reģistrēšanai DAS ir izrādījies noderīgs dažādās lietojumprogrammās, piemēram, 2020. gada Rožu parādes skaļākās maršēšanas grupas nosaukšanā un dramatisku izmaiņu atklāšanā transportlīdzekļu satiksmē COVID-19 rīkojumu par uzturēšanos mājās laikā.

Iepriekšējie pētnieki atkārtoti izmantoja 10 kilometru garu šķiedru, lai noteiktu pēcgrūdienus pēc Ridžkrestas 7,1 magnitūdas zemestrīces Kalifornijā 2019. gada jūlijā. Viņu DAS masīvs konstatēja apmēram sešas reizes vairāk mazu pēcgrūdienu nekā parastie sensori 3 mēnešu laikā.

Jaunajā pētījumā pētnieki analizēja nepārtrauktus satiksmes radītos seismiskos datus. DAS dati ļāva komandai izstrādāt gandrīz virsmas bīdes ātruma modeli ar subkilometra izšķirtspēju, kas ir par divām kārtām augstāka nekā parastie modeļi. Šis modelis atklāja, ka visā šķiedras garumā vietas, kur pēcgrūdieni izraisīja lielāku zemes kustību, parasti atbilda vietām, kur bīdes ātrums bija mazāks.

Autori norāda, ka šāda smalka mēroga seismisko apdraudējumu kartēšana varētu uzlabot pilsētu seismisko risku pārvaldību, īpaši pilsētās, kur jau var būt optiskās šķiedras tīkli.