光纖電纜構成龐大的地下神經系統，滿足人類對高速網路和通訊服務日益增長的需求。然而，電纜中的信號偶爾會受到汽車、附近建築甚至地震的振動影響。研究人員此前曾提議利用這些擾動將數千公里的地下電纜轉換為地震偵測陣列。
在一項新的研究中，加州理工學院的研究人員表示，光纖電纜不僅可以偵測地震，還可以檢測地震事件的細微差別和複雜性。在一次實驗中，研究人員能利用100公里長的電纜找出構成6級地震的四個小型地震的時間和位置。
透過更多的電纜和獲取更多的資料，地震學家可以更好地瞭解地震。加州理工學院地球科學博士後研究員Jiaxuan Li表示，雖然光纖電纜陣列不太可能預測地震，但研究人員可以利用這項技術開發更好的預警系統，從而挽救生命。
感測器盡可能靠近地震源對於預警功能非常重要，但昂貴的地震儀無法如此設置。光纜已經鋪設在地下，到處縱橫交錯，提供了一個密集、低成本的地震感測網路。Li說：「在城市之間擁有非常廣闊的光纖網路，人們可以將這些網路轉變為可以預警的地震偵測陣列。」
Li及其同事使用了一種稱為分散式聲波感測（Distributed acoustic sensing，DAS）的技術，該技術並未在地震學領域使用過，但已被用於監測管道和電纜的缺陷。該方法通過光纖發送鐳射脈衝，並測量從缺陷處反射回來的信號強度。光纖的輕微拉伸或收縮均會改變反射信號。根據脈衝的返回時間，可以確定干擾發生的時間和地點。由於光從光纖沿線的數千個缺陷點反射，因此一公里長的電纜可以充當數千個地震儀。這意味著會有更多的地震資料，產出更詳細的分析結果，從而精確定位小型地震活動的位置。
加州理工學院的研究人員將已存在的光纜轉換為DAS陣列。電信公司通常會鋪設遠大於需求量的光纖，研究小組則利用了那些未使用的光纖。在電信公司的許可下，該團隊在加州和內華達州邊界的一段光纖電纜的一端設置了一個DAS收發器。
利用高解析度資料，研究人員發現某個6級地震由四個小型的地震組成，這是傳統地震網路無法檢測到的。透過地震的電腦模型，研究人員能夠詳細分析這些小型地震的精確時間和位置。研究中使用的光纖距離震央100公里，在震央兩側使用光纖，可以大大提高圖像的解析度。處理和排序密集光纖地震陣列產生的大量資料將是一項艱巨的挑戰，但首要的難題是獲得光纖以創建廣泛的DAS陣列，為此他們必須與電信公司進行談判。
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相關連結：Prachi Patel. (2023). Fiber-Optic Cables Are Natural Earthquake Detectors. IEEE Spectrum.
檢自：https://spectrum.ieee.org/earthquake (Aug.14, 2023)
