【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】導讀：2008年汶川地震的巨大人、財損失讓地震預測、震后響應重回大眾視野。2021年7月15日，汶川再次發(fā)生4.8級地震，成都等多個城市震感強烈。然而相比十三年前，地震預測和震后防范手段已然不同。其中，光纖技術(shù)是預測、快速響應地震的有力“神器”。
近日，中國科學技術(shù)大學地球和空間科學學院李澤峰特任研究員和加州理工學院詹中文教授課題組合作，利用分布式光纖陣列(簡稱DAS)與其他傳統(tǒng)的地震監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合，極大地提高大地震后快速響應系統(tǒng)的能力。日前，相關研究成果發(fā)表在國際期刊《AGU進展》上。
光纖不僅具有數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽€能探測周邊發(fā)生的事件，包括地震最初期的底層聲音。其長距離遙測、耐惡劣環(huán)境、靈敏度高、易于聯(lián)網(wǎng)等突出優(yōu)點被看作地震檢測的有力手段。光纖地震監(jiān)測系統(tǒng)是利用光纖內(nèi)固有的雜質(zhì)來充當虛擬傳感器，安裝在光纖一端的“應答器”，向光纖內(nèi)部發(fā)射激光脈沖，同時監(jiān)測反射回來的光線——反向散射。當?shù)卣鹨鸬孛孢\動時，光纖會產(chǎn)生伸長和縮短，于是反向散射的時間會發(fā)生變化。
李澤峰及其他研究人員利用分布式光纖(DAS)對2019年7月6日發(fā)生在加利福尼亞州的7.1級Ridgecrest地震的余震序列進行了監(jiān)測。在地震發(fā)生后的幾天里，利用震源區(qū)域周圍的多條預先存在的通訊光纖電纜，迅速部署了四個DAS陣列，將總共55公里的普通城市通訊電纜轉(zhuǎn)換成一個擁有6000多個地震傳感器的監(jiān)測網(wǎng)絡。
科研人員將地震學中模板匹配方法應用于光纖數(shù)據(jù)，以恢復標準目錄中缺失的微小地震。從增強的目錄中，可以觀察眾多余震活動的規(guī)律，DAS在這些斷層上恢復了更多事件，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。
作為利用城市光纖進行地震快速響應的標志案例，其建立的Ridgecrest DAS陣列，憑借在響應速度、傳感器密度、實時數(shù)據(jù)傳輸方面的優(yōu)勢，極大地提高快速響應系統(tǒng)的能力，為后續(xù)大震后救災提供重要的技術(shù)支持。
大地震會伴隨大量余震，往往會對建筑物和基礎設施造成二次危害，阻礙開展震后救災工作。研究表明，一個大于6級的地震發(fā)生后，存在約5%概率會跟隨一個更大的地震，從而加重災害程度。因此，對余震序列的密切監(jiān)測對于跟蹤后續(xù)地震災害、提高對余震規(guī)律認識至關重要。
雖然全球地震臺網(wǎng)在大地震監(jiān)測中取得了很大的成功，但它的空間覆蓋不足以提供高分辨率的余震監(jiān)測，而現(xiàn)有傳統(tǒng)地震儀在觀測密度、響應速度、實時傳輸無法兼顧，在震后快速響應上具有較大的局限。如何在震后快速布設密集的地震觀測網(wǎng)，是震后監(jiān)測和救災的核心難題之一。
李澤峰的這一研究恰好解決震后的核心難題，在預防和減輕地震損失，保護人們的生命財產(chǎn)安全上，又邁出了一大步。
(資料來源：科技日報)
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