สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกสามารถสร้างแผนที่ใต้ดินที่มีความละเอียดสูงได้

แผ่นดินไหวและอาฟเตอร์ช็อกหลายครั้งสั่นสะเทือนพื้นที่ริดจ์เครสต์ทางตอนใต้ของแคลิฟอร์เนียในปี 2019 การตรวจจับเสียงแบบกระจาย (DAS) โดยใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงทำให้สามารถถ่ายภาพใต้ผิวดินที่มีความละเอียดสูง ซึ่งสามารถอธิบายการขยายตัวของแผ่นดินไหวที่สังเกตได้

ความเคลื่อนไหวของพื้นดินระหว่างเกิดแผ่นดินไหวมากน้อยเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของหินและดินใต้พื้นผิวโลก การศึกษาแบบจำลองชี้ให้เห็นว่าการสั่นไหวของพื้นดินมีความรุนแรงมากขึ้นในแอ่งตะกอน ซึ่งมักตั้งอยู่ในเขตเมืองที่มีประชากรอาศัยอยู่ อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพโครงสร้างใกล้พื้นผิวรอบๆ เขตเมืองด้วยความละเอียดสูงถือเป็นเรื่องท้าทาย

ยางและคณะ ได้พัฒนาแนวทางใหม่ในการใช้การตรวจจับเสียงแบบกระจาย (DAS) เพื่อสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงของโครงสร้างใกล้พื้นผิว DAS เป็นเทคนิคใหม่ที่สามารถเปลี่ยนแปลงสิ่งที่มีอยู่ได้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงเข้าไปในอาร์เรย์แผ่นดินไหว นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณการเปลี่ยนแปลงของความเครียดเล็กน้อยในวัสดุที่อยู่รอบๆ เส้นใยได้ด้วยการติดตามการเปลี่ยนแปลงของการกระจายของพัลส์แสงขณะเดินทางผ่านสายเคเบิล นอกเหนือจากการบันทึกแผ่นดินไหวแล้ว DAS ยังพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การตั้งชื่อวงโยธวาทิตที่ดังที่สุดใน Rose Parade ปี 2020 และการเปิดเผยการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของการจราจรของยานพาหนะระหว่างคำสั่งให้อยู่บ้านเนื่องจากสถานการณ์โควิด-19

นักวิจัยก่อนหน้านี้ได้นำเส้นใยยาว 10 กิโลเมตรมาใช้ใหม่เพื่อตรวจจับอาฟเตอร์ช็อกหลังแผ่นดินไหวริดจ์เครสต์ขนาด 7.1 แมกนิจูดในแคลิฟอร์เนียเมื่อเดือนกรกฎาคม 2019 อาร์เรย์ DAS ของพวกเขาตรวจพบอาฟเตอร์ช็อกขนาดเล็กมากกว่าเซนเซอร์ทั่วไปประมาณหกเท่าในช่วงระยะเวลา 3 เดือน

ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยได้วิเคราะห์ข้อมูลแผ่นดินไหวอย่างต่อเนื่องที่เกิดจากการจราจร ข้อมูล DAS ช่วยให้ทีมงานสามารถพัฒนาแบบจำลองความเร็วเฉือนพื้นผิวใกล้ที่มีความละเอียดต่ำกว่ากิโลเมตรซึ่งสูงกว่าแบบจำลองทั่วไปถึง 2 เท่า แบบจำลองนี้เปิดเผยว่าตลอดความยาวของเส้นใย บริเวณที่เกิดอาฟเตอร์ช็อกทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของพื้นดินมากขึ้น โดยทั่วไปจะสอดคล้องกับตำแหน่งที่ความเร็วเฉือนต่ำกว่า

การทำแผนที่อันตรายจากแผ่นดินไหวในระดับละเอียดดังกล่าวสามารถปรับปรุงการจัดการความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวในเมืองได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมืองที่อาจมีเครือข่ายใยแก้วนำแสงอยู่แล้ว