La diagnosi precoce dei terremoti potrebbe essere notevolmente migliorata attingendo alla rete Internet del mondo con un nuovo algoritmo rivoluzionario, affermano i ricercatori.
I cavi in fibra ottica utilizzati per la televisione via cavo, i sistemi telefonici e la matrice web globale hanno ora il potenziale per aiutare a misurare i rumori sismici grazie ai recenti progressi tecnologici, ma sfruttare questa svolta si è rivelato problematico.
Un nuovo documento pubblicato oggi in Geophysical Journal International Cerca di affrontare queste sfide adattando un semplice algoritmo basato sulla fisica per includere dati in fibra ottica che possono quindi essere utilizzati a mano con le misurazioni del sismometro tradizionali.
Non solo questo “entusiasmante” progresso potrebbe essere integrato nei sistemi di allarme precoce esistenti, ma può anche aiutare a rilevare l’attività sismica associata all’eruzione di vulcani, pozzi geotermici e ghiaccio ghiacciato.
“La capacità di trasformare i cavi in fibra ottica in migliaia di sensori sismici ha ispirato molti approcci per utilizzare la fibra per il rilevamento del terremoto. Tuttavia, il rilevamento del terremoto in fibra ottica non è una sfida facile da risolvere”, ha affermato il ricercatore principale Thomas Hudson, un ricercatore senior scienziato a Eth Zurigo.
“Qui, ci appoggiamo a combinare il vantaggio di migliaia di sensori con un semplice approccio basato sulla fisica per rilevare i terremoti usando qualsiasi cavo in fibra ottica, ovunque.
“Eccionalmente, il nostro metodo può combinare le misurazioni del sismometro in fibra ottica e tradizionale, consentendo di includere il rilevamento della fibra ottica nei sistemi di allarme precoce esistenti.”
Distributed Acoustic Sensing (DAS) è una tecnologia nascente che utilizza cavi in fibra ottica per rilevare segnali e vibrazioni acustici. Può essere utilizzato per monitorare una varietà di cose, tra cui condutture, ferrovie o sottosuolo.
Ha quindi il potenziale per trasformare le reti in fibra ottica – che trasportano dati super veloci – in misurazioni dell’attività sismica che possono essere utilizzate per rilevare i terremoti.
Ciò è allettante perché le reti in fibra ottica sono onnipresenti nelle regioni popolate e persino incrociano gli oceani, fornendo la possibilità di reti di monitoraggio sismico molto più dettagliate ed efficaci rispetto a quelle attualmente esistenti.
Trasformare questo potenziale in realtà, tuttavia, è una proposta molto più complicata.
Le geometrie della rete in fibra del mondo reale sono spesso complesse e i sismologi non hanno alcun controllo sulla geometria. Inoltre, i cavi in fibra ottica si trovano spesso in ambienti urbani rumorosi, rendendo difficile distinguere tra attività del terremoto e altre fonti nel modo in cui fanno i sismometri tradizionali.
Un’altra sfida è che le misurazioni DAS sono solo sensibili alla tensione nell’asse della fibra, mentre i sismometri misurano il movimento del terreno 3D. Ciò rende i cavi in fibra ottica superficiale molto più sensibili alle onde S più lente (che viaggiano solo attraverso i solidi e sono le seconde onde che arrivano durante un terremoto) che in onde P più veloci (che viaggiano attraverso liquidi e solidi), il che significa che è più duro Rileva i terremoti e individuali.
Una soluzione è quella di combinare le informazioni sia dai sismometri tradizionali che dai cavi in fibra ottica per rilevare i terremoti, ma questo non è facile a causa delle diverse sensibilità dello strumento e delle unità di misurazione.
L’altro problema è che trasformare un cavo in fibra ottica in migliaia di sensori genera molti dati. L’elaborazione di questi dati in tempo reale è essenziale per il monitoraggio del terremoto, quindi sono richiesti algoritmi di elaborazione dei dati efficienti.
Il nuovo algoritmo funziona prendendo l’energia osservata sui ricevitori – canali cavi in fibra ottica e/o sismometri – e migrando quell’energia indietro attraverso lo spazio e il tempo per trovare un picco coerente in energia corrispondente a un potenziale terremoto.
Questo approccio è stato anche trovato efficace nel rilevare i terremoti a eruttare vulcani, pozzi geotermici e ghiacciai ghiacciai.
“Una forza chiave di questo approccio basato sulla fisica è che funziona bene anche in ambienti rumorosi, poiché il rumore è generalmente meno coerente di un segnale di terremoto”, ha affermato il dott. Hudson.
“Può anche essere applicato fuori dalla scatola a qualsiasi rete in fibra.”
Ha aggiunto: “Sebbene non affermiamo di aver risolto completamente il problema del volume di dati di grandi dimensioni, presentiamo modi pragmatici per gestire questo e il nostro algoritmo funziona in tempo reale per i set di dati testati.
“Il metodo viene fornito open source, in modo che la più ampia comunità di sismologia possa immediatamente beneficiare”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
