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地下光纤成为科学家预测地震的利器

更新时间  2022-11-17 02:40 阅读
本文摘要:BiondoBiondi是一个在斯坦福大学地球物理学教授,研究能源与环境科学,他设想通过密集的网络构成一个十亿级传感器观测台,大大监测和分析地震。在过去的一年中,Biondi的小组早已证明,它是需要从扰动光纤丝预测地震再次发生的大小和方向信息。 研究人员早已在一个光纤环路三英里的斯坦福大学校园加装在仪器。数千英里的地下光纤穿越加利福尼亚的旧金山湾地区,为企业和家庭获取高速互联网和高清视频。

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BiondoBiondi是一个在斯坦福大学地球物理学教授,研究能源与环境科学,他设想通过密集的网络构成一个十亿级传感器观测台,大大监测和分析地震。在过去的一年中,Biondi的小组早已证明,它是需要从扰动光纤丝预测地震再次发生的大小和方向信息。

研究人员早已在一个光纤环路三英里的斯坦福大学校园加装在仪器。数千英里的地下光纤穿越加利福尼亚的旧金山湾地区,为企业和家庭获取高速互联网和高清视频。研究人员用于的地震仪监测地震,虽然电信阵列更加脆弱,但其覆盖面积稠密,而且十分便宜的,加装和确保具备较小挑战,特别是在城市地区。

相比之下,像Biondi建议的那样的地震观测车站运营一起相对来说较为低廉。Biondi说道:“我们网络中的每一米光纤都像一个传感器,加装一起花费将近1美元。你总有一天不有可能用常规地震仪建构一个这样密度的覆盖面积网络”。

这样一个网络将使科学家需要更佳地分析地震,特别是在是小地震,能够更加很快地查明其来源。更大的传感器覆盖范围也能更佳地测量地面对震动的号召。Biondi实验室的研究生EileenMartin说道:“土木工程师们可以从这些建筑物和桥梁对数十亿传感器阵列中的小地震作出反应,并利用这些信息来设计需要忍受更大震动的建筑物”。

从偏移衍射到信号光纤是显玻璃的线束,约是人的头发笔画。它们一般来说被捆绑在一起构成电缆,通过将电子信号转换成光,远距离传输数据信号。

Biondi不是第一个用光纤来研究环境的人,一种称作分布式声学传感(DAS)的技术早已应用于监测石油和天然气管道的健康状况。马丁说道,DAS的工作原理是当光沿着纤维传播时,它不会遇到玻璃中的各种杂质并声浪回去。

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如果纤维是几乎惯性的,那么“后向衍射”信号看上去总是一样的。但是如果纤维在某些区域开始剪切,由于振动或突发事件,信号就不会发生变化。

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较早于的构建这种声波传感,但必须便宜的光纤被贴到一个表面或包覆在水泥减少与地面的认识,最大限度的保证数据质量。相比之下,Biondi在斯坦福大学的项目——光纤地震观测台——用于的是与电信公司一样的光纤,它们是在中空塑料管道内无担保和权利浮动的。

或许很多要并不坚信,但由于光纤地震观测在斯坦福开始运作于2016年9月,它记录和分类多达800事件,自小到人为事件和完全感觉将近当地地震,像最近的地震攻击了多达2000英里近的墨西哥可怕的灾难。在一个实验地下阵列记录的信号从两个地方小地震1.6和1.8级。

Biondi说道:“正如预期的那样,两次地震都有完全相同的波形或模式,因为它们源于同一地点,但更加大地震的振幅更大”。该阵列观测区分了两种有所不同类型的波,它们通过地球传播,称作P波和S波。“我们的目标之一是为早期地震预警系统作出贡献,这将必须有检测P波的能力,而这种波一般来说对S波的破坏性较小,但抵达的时间要早于得多”马丁说道。

斯坦福大学的光纤地震观测台只是研发湾区广域地震台网的主要步骤,Biondi说道,如表明该阵列可以在城市范围内发挥作用,仍有许多障碍必须解决。


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