Google利用海底光纤电缆侦测地震

只要使用现有的海底电缆,就能够侦测数万公里外的地震,Google的这项研究利用在光纤中的光,所产生的偏振状态,关注地震活动,这或将可用在全球的地震以及海啸预警系统。

把光纤应用在探测上已经不是新鲜事,但Google提到,虽然大多数的技术可以支持到100公里的距离,但是他们开发的新技术,可以用来解决数万公里距离尺度的问题,而且旧方法需使用专门的探测光纤和设备,新技术却能直接应用在世界上,大部分现存的光纤系统中,具有广泛的适用性。

海底电缆铺设在海底连起各州大陆,担起传输国际流量的责任,这些电缆以光纤建造,资料会被转换成光脉冲,在光纤中高速传输,光脉冲经过数千公里传输则会出现扭曲,因此在接收端需要进行失真校正,而光纤传输需要关注的一个光特性便是偏振态(State Of Polarization,SOP),偏振态会随机械因素的干扰而产生变化,关注这些干扰就能够侦测地震活动。

从2019年底开始,Google运用这项技术监控了自家分布在全球的海底电缆,Google提到,因为海床是非常安静没有干扰的地方,因此这些电缆的偏振态通常非常稳定,即便信号传输超过了1万公里也一样,但他们在今年1月28日的时候,于牙买加附近的电缆,发现了7.7级地震,即便震央距离这条电缆最近有1,500公里,但是偏振态仍然出现变化,并当地震发生5分钟后达到高峰,并且持续了约10分钟。

Google与专家确认了观测结果,并且通过这次的观测,进一步了解不同类型的震波行进速度与偏振态偏离程度的关系。接下来Google还观测到了几次海底地震,在3月22日,于东太平洋海隆发生了6.1级的地震,距Google的电缆约2,000公里,Google还是侦测到清楚的偏振态变化,时间和结果都与墨西哥Tlapa地震监测站的观测结果一致,还有在3月28日,智利瓦尔帕莱索海岸附近也发生4.5级的地震,而这次仅距离Google的海底电缆30公里。

这个方法不只可以侦测地震,还能探测海洋的压力变化以预测海啸,Google提到,现今海啸预警系统的侦测器,有的设置在岸上,也有一些传播在海上,前者可以提供沿海地区撤退的时间太少,而后者探测的结果不够精确,因为波在深海传输的速度远比海面还要快,最高可达每小时800公里。另外,利用光纤电缆探测地震还有一个好处,便是能利用光纤以毫秒的速度,传递预警给可能受影响的地区。

目前这些仅是初期的研究成果,Google需要更全面分析大量偏振态资料,Google表示,地震资料非常复杂,不同类型的地震所产生的波非常不一样,而且波形还会根据震级、位置等各种变因产生变化。这项研究并非要取代现行的地震传感器,而是要作为另一个补充信息来源,实现即时地震和海啸预警。