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標題: 光纖電纜除了用於記錄地震﹐也可以監測地質災害和天氣 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2020-4-4 12:40 AM 標題: 光纖電纜除了用於記錄地震﹐也可以監測地質災害和天氣

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　　拉培茲(Celeste Labedz)聽到雷聲般的低鳴穿越冰層而來﹐她立刻透過筆記型電腦記下時間。這是冰河突然移動造成地表短暫微震﹐稱為冰震(icequake)。她正站在美國阿拉斯加的塔庫冰河上﹐那是覆蓋著雪且介於連綿山巒之間的寬廣冰層。拉培茲是加州理工學院的研究生﹐她和團隊成員剛架設好光纖電纜﹐並根據光纖電纜取得資料來比對冰震時間﹐這是研究這類地震的嶄新方法﹐震撼地質領域而且前景看好。
　　雷射脈衝在光纖電纜中行進時可以傳遞資訊﹐其中大多直接沿著髮絲般的玻璃細線傳播﹐但必然有一小部份會因碰撞到電纜的微小瑕疵而散射返回源頭。當電纜因地震或卡車經過而拉伸或彎曲﹐散射的情況就會有所不同。科學家可藉由監測這些反向散射的光來測量震動﹐這項技術稱為「分散式聲波感測」(DAS)﹐10多年前由石油公司首先發展﹐最近開始應用在科學界。美國萊斯大學的地球物理學家阿霍-富蘭克林(Ajo-Franklin)說﹕「這幾年來DAS技術發展蓬勃。」去年12月美國地球物理協會舉辦的研討會中﹐就有科學家的研究是利用DAS測繪冰河內部結構﹑監測雷暴以及探測深海。
　　DAS的一大優勢是光纖電纜可以綿延數公里﹐一條電纜就像由數千個感測器組成的網路﹐可以偵測沿途每一公尺發生的震動﹔相對地﹐傳統地震儀只能單點記錄地表運動﹐這也是測繪地球內部的主要障礙﹐例如1980年聖海倫斯火山災難性的噴發之前﹐地表開始隆隆作響﹐鄰近卻只有一台地震儀﹐科學家無法確認這些地震是不是即將爆發的火山造成。史丹佛大學的地球物理學家林西(Nathaniel Lindsey)說﹕「把地震儀想成路燈﹐如果想要照亮整座火山卻只有幾盞路燈﹐就無法看清楚全貌。」。
　　DAS的第二大優勢是光纖電纜已經在世界各地縱橫交錯﹐只有少數地方(例如塔庫冰河)需要另行佈線。從城市到海底都有未使用或正在使用的電纜可供DAS運用﹐這些電纜主要源自1990年代網路興盛時期﹐那時電信公司架設了許多長距離的電纜﹐其中有些從未使用﹐稱為暗纖(dark fiber)。所以科學家只要把暗纖的一端連接到「詢問器」(interrogator)單元﹐往另一端發射雷射脈衝並監測反向散射﹐新的震波感測網路就可以立即就緒。
　　去年﹐賓州州立大學的地球物理學家朱鐵源(Tieyuan Zhu)改造了大學內現有光纖網路裡未經使用的電纜﹐用以搜尋校園地底下的細微震動﹐他驚訝地發現雷暴夜晚的資料中記錄到多次低頻震動。雖然科學家長久以來都知道巨大噪音在空氣中的振動可以撼動地表﹐但並不確定DAS可否偵測「雷震」。朱鐵源把研究結果比對美國航太總署(NASA)的資料﹐一切就鑿鑿有據。他說﹕「我認為DAS在『照亮』郊區上深具潛力﹐不僅可以監測地震﹐也可以監測地質災害(例如山崩或海嘯)和天氣。」。
　　有些科學家著眼於更遙遠的目標地點﹐林西與蒙特雷灣水族館研究所的多爾(Craig Dawe)把一台詢問器連接至一條20公里長的光纖電纜﹐這種電纜通常用於傳輸蒙特雷灣海床上科學儀器的資料。那套系統正停機維護﹐給了科學家記錄震動的好機會﹐在短短四天之內﹐他們測繪出海底多個斷層帶﹐並且描述海面波浪造成的海床震動﹐研究結果發表於去年11月的《科學》。更詳細的海床圖有助於科學家準確預測地震和海底火山爆發﹐這兩者都可能引發海嘯而傷害生命。

作者: conductor57 時間: 2020-4-4 10:55 AM

喔喔這個新方法很不錯,在既有的基礎建設上做分析得到新的結果

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