科學(xué)人員利用通訊光纖網(wǎng)絡(luò)極大提高大地震后快速響應(yīng)

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校李澤峰特任研究員與合作者一道，利用分布式光纖陣列(簡(jiǎn)稱DAS)與其他傳統(tǒng)的地震監(jiān)測(cè)技術(shù)相結(jié)合，極大地提高大地震后快速響應(yīng)系統(tǒng)的能力。相關(guān)研宄成果日前發(fā)表在國際期刊《AGU進(jìn)展》上。

大地震之后會(huì)跟隨大量余震，往往會(huì)對(duì)建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施造成二次危害，阻礙了震后救災(zāi)工作的展開。已有研究表明，一個(gè)大于6級(jí)的地震發(fā)生后，仍有一定的概率(約5%)會(huì)跟隨一個(gè)更大的地震，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的災(zāi)害。因此，對(duì)余震序列的密切監(jiān)測(cè)對(duì)于跟蹤后續(xù)地震災(zāi)害、提高對(duì)余震規(guī)律認(rèn)識(shí)至關(guān)重要。雖然已有傳統(tǒng)區(qū)域和全球永久地震臺(tái)網(wǎng)在大地震監(jiān)測(cè)中取得了很大的成功，但它們的空間覆蓋不足以提供高分辨率的余震監(jiān)測(cè)，而現(xiàn)有傳統(tǒng)地震儀在觀測(cè)密度、響應(yīng)速度、實(shí)時(shí)傳輸無法兼顧，在震后快速響應(yīng)上具有較大的局限。如何在震后快速布設(shè)密集的地震觀測(cè)網(wǎng)，是震后監(jiān)測(cè)和救災(zāi)的核心難題之一。

研究人員利用分布式光纖(DAS)對(duì)2019年7月6日發(fā)生在加利福尼亞州的7.1級(jí)Ridgecrest地震的余震序列進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。在地震發(fā)生后的幾天里，利用震源區(qū)域周圍的多條預(yù)先存在的通訊光纖電纜，迅速部署了四個(gè)DAS陣列，將總共55公里的普通城市通訊電纜轉(zhuǎn)換成一個(gè)擁有6,000多個(gè)地震傳感器的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。科研人員將地震學(xué)中模板匹配方法應(yīng)用于光纖數(shù)據(jù)，以恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)目錄中缺失的微小地震。從增強(qiáng)的目錄中，可以觀察眾多余震活動(dòng)的規(guī)律，DAS在這些斷層上恢復(fù)了更多事件，表明這些異常活躍的小斷層可能在總體余震群中占很高比例。

作為首個(gè)利用城市光纖進(jìn)行地震快速響應(yīng)的案例，本研究建立的Ridgecrest DAS陣列，憑借在傳感器密度、響應(yīng)速度和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方面的優(yōu)勢(shì)，極大地提高快速響應(yīng)系統(tǒng)的能力，為后續(xù)大震后救災(zāi)提供重要的技術(shù)支持。(科技日?qǐng)?bào)記者 吳長鋒)