科學人雜誌
地球科學

光纖感測地震

2020-04-01 撰文/霍爾(Shannon Hall)
光纖電纜散佈在城市、冰河及海床底下,除了用於記錄地震,也可以監測地質災害和天氣。
拉培茲(Celeste Labedz)聽到雷聲般的低鳴穿越冰層而來,她立刻透過筆記型電腦記下時間。這是冰河突然移動造成地表短暫微震,稱為冰震(icequake)。她正站在美國阿拉斯加的塔庫冰河上,那是覆蓋著雪且介於連綿山巒之間的寬廣冰層。拉培茲是加州理工學院的研究生,她和團隊成員剛架設好光纖電纜,並根據光纖電纜取得資料來比對冰震時間,這是研究這類地震的嶄新方法,震撼地質領域而且前景看好。雷射脈衝在光纖電纜中行進時可以傳遞資訊,其中大多直接沿著髮絲般的玻璃細線傳播,但必然有一小部份會因碰撞到電纜的微小瑕疵而散射返回源頭。當電纜因地震或卡車經過而拉伸或彎曲,散射的情況就會有所不同。科學家可藉由監測這些反向散射的光來測量震動,這項技術稱為「分散式聲波感測」(DAS),10多年前由石油公司首先發展,最近開始應用在科學界。美國萊斯大學的地球物理學家阿霍-富蘭克林(Ajo-Franklin)說:「這幾年來DAS技術發展蓬勃。」去年12月美國地球物理協會舉辦的研討會中,就有科學家的研究是利用DAS測繪冰河內部結構、監測雷暴以及探測深海。DAS的一大優勢是光纖電纜可以綿延數公里,一條電纜就像由數千個感...

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