Globalna siatka internetowa może lepiej wykryć trzęsienia ziemi za pomocą nowego algorytmu

Globalna siatka internetowa może lepiej wykryć trzęsienia ziemi za pomocą nowego algorytmu

Naukowcy twierdzą, że wczesne wykrycie trzęsień ziemi można znacznie ulepszyć, wykorzystując światową sieć internetową z przełomowym nowym algorytmem.

Kable światłowodowe używane do telewizji kablowej, systemów telefonicznych i globalnej macierzy internetowej mogą teraz pomóc pomiarom pomieszania sejsmicznych dzięki niedawnym postępom technologicznym, ale wykorzystanie tego przełomu okazało się problematyczne.

Nowy artykuł opublikowany dzisiaj w Geophysical Journal International stara się sprostać tym wyzwaniom poprzez dostosowanie prostego algorytmu opartego na fizyce w celu zawierania danych światłowodowych, które można następnie wykorzystać z tradycyjnymi pomiarami sejsmometru.

Ten „ekscytujący” postęp można nie tylko zintegrować z istniejącymi systemami wczesnego ostrzegania o trzęsieniu ziemi, ale może również pomóc w wykryciu aktywności sejsmicznej związanej z wybuchem wulkanów, odwiertów geotermalnych i lodowatymi trzęsieniami lodowcowymi.

„Zdolność do przekształcania kabli światłowodowych w tysiące czujników sejsmicznych zainspirowała wiele podejść do wykorzystania włókien do wykrywania trzęsienia ziemi. Jednak wykrywanie trzęsienia ziemi światłowodowej nie jest łatwym wyzwaniem do rozwiązania” – powiedział główny badacz dr Thomas Hudson, starszy naukowca naukowy w Eth Zurych.

„Tutaj opieramy się na łączeniu korzyści tysięcy czujników z prostym podejściem opartym na fizyce do wykrywania trzęsień ziemi przy użyciu dowolnego kabla światłowodowego w dowolnym miejscu.

„Podsumowując, nasza metoda może łączyć pomiary światłowodowe i tradycyjne sejsmometr, umożliwiając włączenie wykrywania światłowodowego w istniejących systemach wczesnego ostrzegania o trzęsieniu ziemi”.

Rozproszone wykrywanie akustyczne (DAS) to powstająca technologia, która wykorzystuje kable światłowodowe do wykrywania sygnałów i wibracji akustycznych. Może być używany do monitorowania różnych rzeczy, w tym rurociągów, kolei lub podpowierzchni.

Może zatem potencjalnie przekształcić sieci światłowodowe – które przenoszą dane bardzo szybko – w pomiary aktywności sejsmicznej, które można wykorzystać do wykrywania trzęsień ziemi.

Jest to kuszące, ponieważ sieci światłowodowe są wszechobecne w regionach zaludnionych, a nawet przełajowych oceanów, zapewniając możliwość znacznie bardziej szczegółowych i skutecznych sieci monitorowania sejsmicznego niż te, które obecnie istnieją.

Zmienianie tego potencjału w rzeczywistość jest jednak znacznie trudniejszą propozycją.

Realne geometrie sieci światłowodowej są często złożone-a sejsmolodzy nie mają kontroli nad geometrią. Ponadto kable światłowodowe często znajdują się w hałaśliwych środowiskach miejskich, co utrudnia rozróżnienie aktywności trzęsienia ziemi od innych źródeł w sposób tradycyjny sejsmometry.

Kolejnym wyzwaniem jest to, że pomiary DAS są wrażliwe tylko na odkształcenie w osi włókna, podczas gdy sejsmometry mierzą ruch podłoża 3D. To sprawia, że ​​kable światłowodowe powierzchniowe są znacznie bardziej wrażliwe na wolniejsze fale S (które przemieszczają się tylko przez substancje stałe i są drugą falem, które przybywają podczas trzęsienia ziemi) niż szybsze fale P (które przemieszczają się przez ciecze i substancje stałe), co oznacza, że ​​jest trudniejsze Wykryj trzęsienia ziemi i zlokalizuj je.

Jednym z rozwiązań jest połączenie informacji zarówno z tradycyjnych sejsmometrów, jak i kabli światłowodowych w celu wykrywania trzęsień ziemi, ale nie jest to łatwe ze względu na różne wrażliwości na przyrząd i jednostki pomiarowe.

Innym problemem jest to, że przekształcenie kabla światłowodowego w tysiące czujników generuje wiele danych. Przetwarzanie tych danych w czasie rzeczywistym jest niezbędne do monitorowania trzęsienia ziemi, dlatego wymagane są wydajne algorytmy przetwarzania danych.

Nowy algorytm działa, przyjmując energię obserwowaną na odbiornikach – albo światłowodowe kanały kablowe i/lub sejsmometry – i migrując tę ​​energię z powrotem przez przestrzeń i czas, aby znaleźć spójny pik energii odpowiadającej potencjalnego trzęsienia ziemi.

Stwierdzono również, że takie podejście jest skuteczne w wykrywaniu trzęsień ziemi podczas wybuchu wulkanów, odwiertów geotermalnych i lodowcowych trzęsień lodowcowych.

„Kluczową siłą tego podejścia opartego na fizyce jest to, że działa on dobrze nawet w hałaśliwych środowiskach, ponieważ hałas jest ogólnie mniej spójny niż sygnał trzęsienia ziemi”-powiedział dr Hudson.

„Można go również zastosować poza pudełkiem do dowolnej sieci światłowodowej”.

Dodał: „Chociaż nie twierdzimy, że całkowicie rozwiązaliśmy problem z dużą ilością danych, przedstawiamy pragmatyczne sposoby radzenia sobie z tym i naszym algorytmem w czasie rzeczywistym dla testowanych zestawów danych.

„Metoda jest dostarczana na poziomie otwartym źródłem, aby szersza społeczność sejsmologii mogła natychmiast skorzystać”.

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]
science