Jedan od najvećih izazova za sisteme ranog upozoravanja na zemljotrese (EEV) je nedostatak seizmičkih stanica koje se nalaze na moru jako naseljenih obala, gde se nalaze neki od seizmički najaktivnijih regiona na svetu.
U novoj studiji objavljenoj u časopisu Seizmološki zapisi, istraživači pokazuju kako se neiskorišćeni telekomunikacioni optički kabl može transformisati za offshore EEV.
Jiukun Iin, istraživač Caltech-a koji je sada u SLB-u, i njegove kolege koristili su 50 kilometara podmorskog telekomunikacionog kabla koji je išao između Sjedinjenih Država i Čilea, uzorkovavši seizmičke podatke na 8.960 kanala duž kabla četiri dana. Tehnika, nazvana Distributed Acoustic Sensing ili DAS, koristi male unutrašnje nedostatke u dugačkom optičkom vlaknu kao hiljade seizmičkih senzora.
Iin i kolege su koristili podatke kablova da odrede lokacije zemljotresa i procene magnitude zemljotresa za jedan zemljotres na kopnu (magnituda 3,7) i dva na moru (magnitude 2,7 i 3,3) tokom perioda istraživanja.
Njihovi rezultati pokazuju da korišćenje ovog pojedinačnog DAS niza nudi približno tri sekunde poboljšanje u ranom upozorenju na zemljotres u poređenju sa DAS nizovima na kopnu. U simulaciji koju su sproveli istraživači, otkrili su da bi postavljanjem više DAS nizova raspoređenih na udaljenosti od 50 kilometara i zajedničkim radom u tom području mogli poboljšati vremena upozorenja EEV u zoni subdukcije za pet sekundi.
„Iako smo očekivali neka poboljšanja zbog postavljanja DAS niza na moru, stvarni dobici u brzini bili su iznad naših početnih projekcija“, rekao je Jin. „Ključna prednost je offshore lokacija niza, što eliminiše potrebu da se čeka da seizmički talasi stignu do stanica na kopnu.
Regija na moru od Čilea je slična onoj u regionu Kaskadija na moru od Kanade i severozapadnog Pacifika SAD. Obe oblasti sadrže aktivnu zonu subdukcije, gde se tektonske ploče sudaraju i jedna ploča uranja ispod druge, izazivajući neke od najvećih i najrazornijih zemljotresa u istoriji. Čak i na moru južne Kalifornije, brojni rasjedi su bili domaćini zemljotresa magnitude 6 ili većih. U svim ovim gusto naseljenim obalnim područjima, rano upozorenje na zemljotres na moru moglo bi pomoći u zaštiti života i imovine.
„Primarni razlog za odabir ovog kabla je povećan seizmički rizik Čilea. Region doživljava česte zemljotrese na moru i bio je pogođen nekoliko značajnih zemljotresa jačine 8+ u istoriji, uključujući najveći ikada zabeležen 1960. godine“, objasnio je Jin. „S obzirom na visok seizmički rizik i potencijalno razorne uticaje velikog zemljotresa, postoji hitna potreba za pouzdanim sistemom za rano upozoravanje na zemljotres na moru u Čileu.
Istraživači su koristili model veštačke inteligencije dubokog učenja, koji je obučen i potvrđen na prethodnim seizmičkim i DAS podacima, da bi odabrali talase zemljotresa iz DAS podataka ovog kabla na moru. „U specifičnom slučaju DAS-a, obim prikupljenih podataka je značajan. Za aplikacije u realnom vremenu kao što je EEV, unapred obučeni modeli dubokog učenja pružaju veoma efikasnu i pouzdanu opciju“, rekao je Jin. On je, međutim, primetio da druge tradicionalne seizmološke metode prikupljanja zemljotresa i dalje mogu biti efikasne u obradi DAS podataka sa automatizacijom.
Iin je rekao da je istraživačima potrebno više podataka, posebno od zemljotresa veće magnitude, da bi efikasno razvili i testirali EEV algoritme, kao i više informacija o tome kako DAS instrumenti reaguju pre izgradnje sistema EEV u realnom vremenu koji se integriše sa postojećim okvirima EEV.
Postoji mnogo mesta širom sveta za nastavak ovog istraživanja, primetio je on.
„Postoji više od 1.500 kablovskih stanica za sletanje širom sveta, a napredak u tehnologiji dozvoljava korišćenje operativnih kablova i dodavanje DAS sistema bez uticaja na [telekomunikacioni] transport podataka.“ rekao je Jin. „Verujemo da ovo otvara mnoštvo uzbudljivih istraživačkih mogućnosti i želimo da ih istražimo u budućim studijama. Tražimo bliske interakcije sa vlasnicima kablova, agencijama za zaštitu životne sredine i kreatorima politike kako bismo povećali DAS-EEV u korist primorske zajednice“.
