สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกสามารถสร้างแผนที่ใต้ดินที่มีความละเอียดสูงได้

แผ่นดินไหวและอาฟเตอร์ช็อกหลายชุดเขย่าพื้นที่ริดจ์เครสต์ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ในปี 2019 การตรวจจับเสียงแบบกระจาย (DAS) โดยใช้สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกทำให้สามารถถ่ายภาพใต้ผิวดินที่มีความละเอียดสูง ซึ่งสามารถอธิบายการขยายพื้นที่ที่สังเกตได้ของการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว

ปริมาณการเคลื่อนตัวของพื้นดินระหว่างเกิดแผ่นดินไหวขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของหินและดินใต้พื้นผิวโลกการศึกษาแบบจำลองชี้ให้เห็นว่าการสั่นไหวของพื้นดินนั้นขยายใหญ่ขึ้นในแอ่งตะกอน ซึ่งมักมีประชากรอาศัยอยู่ในพื้นที่เมืองอย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพโครงสร้างใกล้พื้นผิวรอบพื้นที่เมืองด้วยความละเอียดสูงเป็นสิ่งที่ท้าทาย

ยางและคณะได้พัฒนาแนวทางใหม่ในการใช้การตรวจจับเสียงแบบกระจาย (DAS) เพื่อสร้างภาพความละเอียดสูงของโครงสร้างใกล้พื้นผิวDAS เป็นเทคนิคใหม่ที่สามารถเปลี่ยนสิ่งที่มีอยู่สายไฟเบอร์ออปติกเป็นอาร์เรย์คลื่นไหวสะเทือนนักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณการเปลี่ยนแปลงความเครียดเล็กๆ น้อยๆ ในวัสดุรอบๆ เส้นใยได้ด้วยการเฝ้าติดตามการเปลี่ยนแปลงของการกระจายของคลื่นแสงขณะเดินทางผ่านสายเคเบิลนอกเหนือจากการบันทึกแผ่นดินไหวแล้ว DAS ยังพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การตั้งชื่อวงโยธวาทิตที่ดังที่สุดในงาน Rose Parade ปี 2020 และการเปิดเผยการเปลี่ยนแปลงอย่างมากของการจราจรบนยานพาหนะในช่วงที่มีคำสั่งให้กักตัวอยู่ที่บ้านจากโควิด-19

นักวิจัยรุ่นก่อนได้ปรับเปลี่ยนเส้นใยยาว 10 กิโลเมตรเพื่อตรวจจับอาฟเตอร์ช็อกหลังจากแผ่นดินไหวริดจ์เครสต์ขนาด 7.1 ในแคลิฟอร์เนียในเดือนกรกฎาคม 2019 อาร์เรย์ DAS ตรวจพบอาฟเตอร์ช็อกขนาดเล็กมากเป็นหกเท่าของเซ็นเซอร์ทั่วไปในช่วงระยะเวลา 3 เดือน

ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยได้วิเคราะห์ข้อมูลแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นจากการจราจรอย่างต่อเนื่องข้อมูล DAS ช่วยให้ทีมพัฒนาแบบจำลองความเร็วเฉือนใกล้พื้นผิวที่มีความละเอียดต่ำกว่ากิโลเมตรสองลำดับความสำคัญสูงกว่าแบบจำลองทั่วไปแบบจำลองนี้เผยให้เห็นว่าตามความยาวของเส้นใย บริเวณที่อาฟเตอร์ช็อกทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของพื้นดินมากขึ้น โดยทั่วไปจะสอดคล้องกับจุดที่ความเร็วเฉือนต่ำกว่า

การทำแผนที่อันตรายจากแผ่นดินไหวในระดับละเอียดดังกล่าวสามารถปรับปรุงการจัดการความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวในเมือง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมืองที่อาจมีเครือข่ายใยแก้วนำแสงอยู่แล้ว