巨大的地震网络由海底电缆连接到海上风力发电场

时间:2020-02-06 17:28 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

巨大的地震网络由海底电缆连接到海上风力发电场

新技术可能为海底地震监测打开大门。

由加州理工学院领导的一个国际地球科学家团队利用位于北海海底的光纤通信电缆作为一个巨大的地震网络,追踪地震和海浪。

这个项目在某种程度上是概念的证明。海洋覆盖了地球表面的三分之二,但在海底放置永久性地震检波器的成本高得令人望而却步。加州理工学院研究生Ethan Williams (MS . 19)说,事实上,该光纤网络能够检测并记录2018年8月斐济附近发生的8.2级地震,这证明了该技术有能力填补全球地震网络中的一些巨大盲点。威廉姆斯是这项研究的主要作者,该研究于2019年12月18日发表在《自然通讯》杂志上。

海底光缆越来越普遍。而不是放置一个全新的装置,我们可以利用这些光纤,立即开始观测地震活动。”威廉姆斯说。

该项目依赖于一种名为分布式声传感(DAS)的技术。DAS是为能源勘探而开发的,但已被用于地震学。DAS传感器将一束光射到光纤电缆上。线缆上的微小缺陷会反射极少量的光,使这些缺陷成为“路点”。当地震波撞击光缆时,路径点的位置会发生微小的变化,从而改变反射光波的传播时间,从而使科学家能够跟踪地震波的传播过程。在这项研究中使用的DAS仪器是由来自西班牙Alcala大学的一个团队建造和操作的,该团队由该研究的共同作者Miguel Gonzalez-Herraez领导。

最近,加州理工学院的詹忠文(MS ' 08, PhD ' 13)开始将DAS应用于地震学。例如,他和他的同事使用沿着加州395高速公路延伸的光纤追踪加州Ridgecrest地震序列的余震,并利用帕萨迪纳市的光纤网络创建全市地震探测网络。

海底DAS是地球物理学的一个新领域,它可以带来更多量级的海底地震数据和对地球深部内部和主要断层的新认识。地球物理学助理教授、该研究的合著者詹其雄说。

在北海项目中,威廉姆斯、詹早早和他们的同事们使用了一段4万米长的光缆,将北海的一个风电场与海岸连接起来。电缆上有数百万个微小的缺陷,所以他们平均每个10米长的缺陷,创造了一个4000多个虚拟传感器的阵列。

只需按一下开关,我们就有一组4000个传感器,这些传感器的安装成本将高达数百万美元。威廉姆斯说。

由于该网络具有良好的灵敏度,北海阵列能够跟踪微小的、与地震无关的地震噪声(或“微震”),并发现了支持一种长期存在的理论的证据,即微震是由海浪引起的。

1950年,数学家和海洋学家Michael Selwyn Longuet-Higgins提出了一个理论,认为海浪之间复杂的相互作用可以对海床施加足够的滚动压力,从而产生所谓的Scholte波——一种发生在液体和固体界面的地震波。通过跟踪海浪和相应的微震,北海阵列揭示了微震可能是海浪相互作用的结果。

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参考文献:“利用海底暗纤维进行微震和远震的分布式传感”《自然通讯》,伊桑·f·威廉姆斯、玛尔·a·费尔南·鲁伊斯、雷吉娜·马加拉斯、罗尔·凡西罗、詹仲文、米格尔·冈萨雷斯、雷斯·赫罗德·埃兹、雨果·f·马丁斯,2019年12月18日出版。

DOI: 10.1038 / s41467 - 019 - 13262 - 7

这篇论文的题目是“海底暗纤维对微震和远震的分布式传感”。合著者包括Alcalá大学的maraferndez - ruiz和Regina Magalhaes;比利时Marlinks的Roel Vanthillo;以及西班牙光学研究所的雨果·马丁斯。这项研究的资金来自加州理工学院;加州理工学院为NASA管理的喷气推进实验室;国家科学基金会;西班牙Ciencia部长;Innovací y大学;以及欧盟的“地平线2020”(Horizon 2020)研究与创新计划。

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