美最新研究稱可用海底光纜監(jiān)測地震 但面臨突出挑戰(zhàn)

美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校日前宣布，該校研究人員和同行成功完成了一次用海底光纜監(jiān)測地震的實(shí)驗(yàn)，這說明全球已存在的光纜系統(tǒng)有潛力被用作一個巨大的地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

海底光纜就是埋在海底的光纖線纜，利用光在光導(dǎo)纖維中的傳播特性來傳輸數(shù)據(jù)。而它就是保證全球各大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)之間能夠互聯(lián)互通的主動脈。目前，全世界超過90%的跨國數(shù)據(jù)傳輸，都由海底光纜承擔(dān)。根據(jù)最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球的海底光纜總長達(dá)90萬公里，可繞地球22圈。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，如果電纜發(fā)生移動或改變方向，光就會被散射和扭曲。通過仔細(xì)觀察這種“后向散射”現(xiàn)象，研究人員就可以精確地看到電纜的彎曲位置和程度。這意味著研究人員可以通過觀測海底光纜的狀態(tài)，以極高的精度找出地震活動的來源。

通常情況下，科學(xué)家使用傳統(tǒng)的水下地震儀進(jìn)行海底監(jiān)測，但這種儀器每臺價(jià)值高達(dá)10萬美元，而且只能探測到單一地點(diǎn)的震動。如果想大面積進(jìn)行探測，成本則非常高昂。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校、蒙特雷灣海洋生物研究所等機(jī)構(gòu)研究人員在新一期美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文說，他們利用蒙特雷灣海底光纜中一段長約20公里的部分進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過向光纜中發(fā)射激光脈沖并檢測反射光，可分析出光纜形變并進(jìn)一步推斷地震情況。

據(jù)介紹，這段20公里長的光纜用于監(jiān)測地震，相當(dāng)于在有關(guān)區(qū)域設(shè)置了1萬個地震臺站。在為期4天的實(shí)驗(yàn)中，研究人員監(jiān)測到一次3.5級地震，還監(jiān)測到一些地震波活動。

海洋占地表大部分的面積，但目前海洋中的地震臺站數(shù)量很少。論文主要作者、加利福尼亞大學(xué)伯克利分校研究人員納特·琳賽說，海底地震學(xué)研究需求很大，任何置于海中的相關(guān)儀器都可以有幫助。

研究人員說，此前曾用陸地光纜測試過上述監(jiān)測地震的方法，這是首次用海底光纜研究相關(guān)海洋學(xué)信號和對地質(zhì)斷層成像。目前全球陸地和海底的光纜總長度可能超過1000萬公里，這個巨大的網(wǎng)絡(luò)有潛力被用于監(jiān)測地震，特別是在那些缺乏地震臺站的地區(qū)。

但是在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)方面還面臨一個突出的挑戰(zhàn)——數(shù)據(jù)處理。在這次實(shí)驗(yàn)中，研究人員一共收集了4兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，但如果將這項(xiàng)技術(shù)擴(kuò)展到整個海洋，將會產(chǎn)生難以承受的數(shù)據(jù)量。因此，研究人員已經(jīng)開始研究用機(jī)器學(xué)習(xí)來壓縮數(shù)據(jù)。(譚晶晶 化冬)

關(guān)鍵詞： 海底光纜監(jiān)測地震