美最新研究稱 可用海底光纜監(jiān)測地震


譚晶晶 化冬

加州大學伯克利分校(U niversity of California at Berkeley)近日宣布，其研究人員和同事已經(jīng)成功完成了一項用海底光纜監(jiān)測地震的實驗，這表明世界上現(xiàn)有的光纜系統(tǒng)有潛力被用作一個巨大的地震監(jiān)測網(wǎng)絡。

海底光纜是埋在海底的光纜，利用光纖中的光傳播特性傳輸數(shù)據(jù)。正是主動脈確保了世界主要區(qū)域網(wǎng)絡之間的連通性。目前，全世界超過90%的跨國數(shù)據(jù)傳輸，都由海底光纜承擔。根據(jù)最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)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(fā)現(xiàn)，如果電纜發(fā)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“背散射”現(xiàn)象，研究人員可以準確地看到電纜在哪里和如何彎曲。這意味著研究者可以通過觀察海底電纜的狀態(tài)，以高精度的方式找出地震活動的來源。

通常，科學家使用傳統(tǒng)的水下地震儀來監(jiān)測海底，但這些儀器每臺價值高達100，000美元，只能在單一位置探測振動。如果想大面積進行探測，成本則非常高昂。

加州大學伯克利分校和蒙特雷灣海洋生物研究所的研究人員在一期新刊《美國科學》上發(fā)表了一篇論文，他們說他們使用了一段長約20公里的蒙特雷灣海底電纜，測試電纜的變形，并通過向電纜發(fā)射激光脈沖和探測反射光進一步推斷地震。

據(jù)報道，這條長達20公里的電纜被用來監(jiān)測地震，相當于相關地區(qū)建立了1萬個地震臺站。在為期四天的實驗中，研究人員監(jiān)測了3.5級地震和一些地震活動。

海洋覆蓋了大部分的表面區(qū)域，但是海洋中的地震臺站很少。該文件的主要作者，加州大學伯克利分校的研究員NatLindsay說，水下地震學的需求非常大，任何可以用于海洋的儀器都有幫助。

研究人員說，上述地震監(jiān)測方法已經(jīng)用地面電纜進行了測試，首次利用海底電纜研究了海洋學信號和地質(zhì)斷層成像。目前世界陸地和海底光纜總長度可能超過1000萬公里，該巨大網(wǎng)絡可能用于地震，尤其是地震站不足的地區(qū)監(jiān)測。

但是，在應用這種技術-數(shù)據(jù)處理方面存在著突出的挑戰(zhàn)。在實驗中，研究人員收集了總共4兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，但是如果這項技術擴展到整個海洋，它將創(chuàng)造出無法忍受的數(shù)據(jù)量。因此，研究人員開始了機器學習壓縮數(shù)據(jù)的研究。