美最新研究稱 可用海底光纜監(jiān)測(cè)地震


譚晶晶 化冬

加州大學(xué)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(xiàng)用海底光纜監(jiān)測(cè)地震的實(shí)驗(yàn)，這表明世界上現(xiàn)有的光纜系統(tǒng)有潛力被用作一個(gè)巨大的地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

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(dòng)脈確保了世界主要區(qū)域網(wǎng)絡(luò)之間的連通性。目前，全世界超過(guò)90%的跨國(guó)數(shù)據(jù)傳輸，都由海底光纜承擔(dān)。根據(jù)最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球的海底光纜總長(zhǎng)達(dá)90萬(wàn)公里，可繞地球22圈。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，如果電纜發(fā)生移動(dòng)或改變方向，光就會(huì)被散射和扭曲。通過(guò)仔細(xì)觀察這種“背散射”現(xiàn)象，研究人員可以準(zhǔn)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(guò)觀察海底電纜的狀態(tài)，以高精度的方式找出地震活動(dòng)的來(lái)源。

通常，科學(xué)家使用傳統(tǒng)的水下地震儀來(lái)監(jiān)測(cè)海底，但這些儀器每臺(tái)價(jià)值高達(dá)100，000美元，只能在單一位置探測(cè)振動(dòng)。如果想大面積進(jìn)行探測(cè)，成本則非常高昂。

加州大學(xué)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(guó)科學(xué)》上發(fā)表了一篇論文，他們說(shuō)他們使用了一段長(zhǎng)約20公里的蒙特雷灣海底電纜，測(cè)試電纜的變形，并通過(guò)向電纜發(fā)射激光脈沖和探測(cè)反射光進(jìn)一步推斷地震。

據(jù)報(bào)道，這條長(zhǎng)達(dá)20公里的電纜被用來(lái)監(jiān)測(cè)地震，相當(dāng)于相關(guān)地區(qū)建立了1萬(wàn)個(gè)地震臺(tái)站。在為期四天的實(shí)驗(yàn)中，研究人員監(jiān)測(cè)了3.5級(jí)地震和一些地震活動(dòng)。

海洋覆蓋了大部分的表面區(qū)域，但是海洋中的地震臺(tái)站很少。該文件的主要作者，加州大學(xué)伯克利分校的研究員NatLindsay說(shuō)，水下地震學(xué)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(shuō)，上述地震監(jiān)測(cè)方法已經(jīng)用地面電纜進(jìn)行了測(cè)試，首次利用海底電纜研究了海洋學(xué)信號(hào)和地質(zhì)斷層成像。目前世界陸地和海底光纜總長(zhǎng)度可能超過(guò)1000萬(wàn)公里，該巨大網(wǎng)絡(luò)可能用于地震，尤其是地震站不足的地區(qū)監(jiān)測(cè)。

但是，在應(yīng)用這種技術(shù)-數(shù)據(jù)處理方面存在著突出的挑戰(zhàn)。在實(shí)驗(yàn)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(xiàng)技術(shù)擴(kuò)展到整個(gè)海洋，它將創(chuàng)造出無(wú)法忍受的數(shù)據(jù)量。因此，研究人員開始了機(jī)器學(xué)習(xí)壓縮數(shù)據(jù)的研究。