Optické kabely mohou vytvářet podzemní mapy s vysokým rozlišením

Série zemětřesení a otřesů otřásla oblastí Ridgecrest v jižní Kalifornii v roce 2019. Distribuované akustické snímání (DAS) pomocí optických kabelů umožňuje podpovrchové zobrazování s vysokým rozlišením, což může vysvětlit pozorované zesílení otřesů při zemětřesení.

Jak moc se země při zemětřesení pohne, silně závisí na vlastnostech horniny a půdy těsně pod zemským povrchem. Modelové studie naznačují, že otřesy půdy jsou zesíleny v sedimentárních pánvích, na kterých se často nacházejí osídlené městské oblasti. Zobrazování struktury blízkého povrchu kolem městských oblastí ve vysokém rozlišení však bylo náročné.

Yang a kol. vyvinuli nový přístup využívající distribuované akustické snímání (DAS) k vytvoření obrazu struktury blízkého povrchu s vysokým rozlišením. DAS je nově vznikající technika, která může transformovat stávajícíoptických kabelůdo seismických polí. Sledováním změn v tom, jak se světelné impulsy rozptylují při průchodu kabelem, mohou vědci vypočítat malé změny napětí v materiálu obklopujícím vlákno. Kromě zaznamenávání zemětřesení se DAS ukázal jako užitečný v různých aplikacích, jako je pojmenování nejhlasitější pochodové kapely na Rose Parade v roce 2020 a odhalování dramatických změn v automobilové dopravě během příkazů k pobytu v domácnosti COVID-19.

Předchozí výzkumníci přepracovali 10kilometrový úsek vlákna k detekci následných otřesů po zemětřesení o síle 7,1 Ridgecrest v Kalifornii v červenci 2019. Jejich pole DAS detekovalo asi šestkrát více malých následných otřesů než konvenční senzory během 3měsíčního období.

V nové studii vědci analyzovali kontinuální seismická data produkovaná dopravou. Data DAS umožnila týmu vyvinout model smykové rychlosti v blízkosti povrchu s rozlišením subkilometrů o dva řády vyšším než typické modely. Tento model odhalil, že podél délky vlákna místa, kde následné otřesy vyvolaly větší pohyb země, obecně odpovídaly místům, kde byla smyková rychlost nižší.

Takové mapování seismického nebezpečí v jemném měřítku by mohlo zlepšit řízení městských seismických rizik, zejména ve městech, kde již mohou být přítomny sítě z optických vláken, navrhují autoři.