Glasfaserkabel können hochauflösende unterirdische Karten erzeugen

Eine Reihe von Erdbeben und Nachbeben erschütterte 2019 das Gebiet Ridgecrest in Südkalifornien. Distributed Acoustic Sensing (DAS) mit Glasfaserkabeln ermöglicht eine hochauflösende Bildgebung unter der Oberfläche, die die beobachtete Verstärkung des Erdbebens am Standort erklären kann.

Wie stark sich der Boden während eines Erdbebens bewegt, hängt stark von den Eigenschaften des Gesteins und des Bodens direkt unter der Erdoberfläche ab.Modellstudien deuten darauf hin, dass Bodenerschütterungen in Sedimentbecken verstärkt werden, auf denen sich häufig besiedelte städtische Gebiete befinden.Die Abbildung oberflächennaher Strukturen in städtischen Gebieten mit hoher Auflösung war jedoch eine Herausforderung.

Yanget al.haben einen neuen Ansatz zur Verwendung von Distributed Acoustic Sensing (DAS) entwickelt, um ein hochauflösendes Bild der oberflächennahen Struktur zu erstellen.DAS ist eine neue Technik, die bestehende transformieren kannGlasfaserkabelin seismische Arrays.Durch die Überwachung der Streuung von Lichtimpulsen auf ihrem Weg durch das Kabel können Wissenschaftler kleine Dehnungsänderungen im Material um die Faser herum berechnen.Neben der Aufzeichnung von Erdbeben hat sich DAS in einer Vielzahl von Anwendungen als nützlich erwiesen, z. B. bei der Benennung der lautesten Blaskapelle bei der Rosenparade 2020 und der Aufdeckung dramatischer Veränderungen im Fahrzeugverkehr während COVID-19-Bestellungen für den Aufenthalt zu Hause.

Frühere Forscher haben einen 10 Kilometer langen Faserabschnitt umfunktioniert, um Nachbeben nach dem Ridgecrest-Erdbeben der Stärke 7,1 in Kalifornien im Juli 2019 zu erkennen. Ihr DAS-Array erfasste etwa sechsmal so viele kleine Nachbeben wie herkömmliche Sensoren während eines Zeitraums von 3 Monaten.

In der neuen Studie analysierten die Forscher kontinuierliche seismische Daten, die durch den Verkehr erzeugt wurden.Die DAS-Daten ermöglichten dem Team die Entwicklung eines oberflächennahen Schergeschwindigkeitsmodells mit einer Subkilometerauflösung, die zwei Größenordnungen höher ist als bei typischen Modellen.Dieses Modell zeigte, dass entlang der Länge der Faser Stellen, an denen Nachbeben mehr Bodenbewegungen erzeugten, im Allgemeinen mit Stellen übereinstimmten, an denen die Schergeschwindigkeit geringer war.

Eine solche Feinkartierung seismischer Gefahren könnte das städtische seismische Risikomanagement verbessern, insbesondere in Städten, in denen möglicherweise bereits Glasfasernetze vorhanden sind, schlagen die Autoren vor.