Dünya-Okyanus-Atmosfer-Uzay gözlemevi konsepti. Sağ üst taraftaki küre, mevcut Fiber Optik (FO) kabloların (sarı çizgiler) kapsamlı ağını gösterir. Sol alt yakınlaştırılmış ek, gözlemevinin temel özelliklerini ve balinaların, gemilerin, fırtınaların ve depremlerin DAS tespiti, izlenmesi ve tanımlanması dahil olmak üzere, gerçek zamanlı olarak işlenen ve uydu gibi diğer algılama kaynaklarıyla kaynaştırılan yeteneklerini göstermektedir. gemilerden elde edilen ve buluta aktarılan Otomatik Tanımlama Sistemi verileri. Kredi: Landrø ve ark. Arctic fiber optik kablo kullanarak balinaları, fırtınaları, gemileri ve depremleri algılama. Sci Rep 12, 19226 (2022)
Mevcut fiber optik kablo sistemleri, uygun maliyetli, okyanustan karaya gerçek zamanlı bir gözlemevi oluşturmak için kullanılabilir. gemilerden depremlere ve balinalara kadar her şeyi izleyin.
Dünyanın dört bir yanında uzanan toplam 1,2 milyon kilometreden fazla fiber optik kablo telefon görüşmeleri, internet sinyalleri ve veriler iletir. Ancak bu yaz araştırmacılar, Svalbard’ın batı kıyısında bir fiber optik kabloyla yakalanan mavi ve yüzgeçli balinaların garip seslerini yayınlayarak çığır açıcı bir keşifte bulundular.
Araştırmacılar artık gözlerini dinlemeye dikmiş durumda. daha da büyük bir canavar – Dünya’nın kendisi.
Dünyanın fiber optik ağını uydular gibi mevcut uzaktan algılama sistemleriyle birleştirmek, düşük maliyetli, küresel, gerçek zamanlı bir izleme ağı oluşturabilir, dedi Martin Landrø, Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nin (NTNU) Elektronik Sistemler Bölümü’nde profesör ve Jeofiziksel Tahmin Merkezi’nin başkanı.
“Bu, Okyanus-Yer bilimleri için ezber bozan küresel bir gözlemevi olabilir” dedi. . Landrø, Scientific Reports’ta yayınlanan, böyle bir sistemin nasıl çalışabileceğiyle ilgili bir makalenin baş yazarıydı.
27’de İsveç Sahil Güvenlik uçağı tarafından fotoğraflanan Baltık Denizi’ndeki Kuzey Akım gaz sızıntısı Eylül 2022. Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden (NTNU) araştırmacılar, fiber optik kablo ağlarının daha fazla test ve araştırmayla bu tür sızıntıları izlemeye uygun olabileceğini düşünüyor. Kredi:
İsveç Sahil Güvenliği
Saç teli çapındaki bir fiberdeki küçük değişiklikler
Fiber optik kablolar yeni bir şey değil. Bu makaleyi okuyabilmeniz için muhtemelen bilgisayarınızın kodunu çözmekte olduğu bilgileri taşıyorlar.
Ancak değişen şey, bu ağlardan bilgi çıkarmak için kullanılabilecek araçlardır. Söz konusu aracın oldukça ürkütücü bir sorgulayıcı adı var.
Sorgulayıcı, kablo aracılığıyla bir ışık darbesi göndermek için bir fiber optik kablo ağına bağlanabilir. Bir ses dalgası veya gerçek bir dalga su altı kablosuna her çarptığında, fiber biraz esner.
Landrø, “Ve fiberin göreli esnemesini son derece hassas bir şekilde ölçebiliriz,” dedi. “Uzun zamandır bu teknoloji var. Ancak son beş yılda ileriye doğru büyük bir adım attı. Artık bunu 100 ila 200 kilometreye kadar olan mesafelerde akustik sinyalleri izlemek ve ölçmek için kullanabiliyoruz. Yeni şey bu.”
Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar artık Longyearbyen ile Ny arasında bir fiber optik kablodan gerçek zamanlı veri akışına sahipler. – Svalbard’da Ålesund. Bu kısa video, kabloyla seyreden bir yüzgeçli balinayı gösteriyor. Videonun alt kısmında ortaya çıkan ve ortaya doğru kaybolan sarı “görüntü” aslında balinanın seslendirme frekansının 20 Hz’lik bir kaydıdır. Bu, yüzgeçli balina seslendirmeleri için tipik bir frekanstır ve araştırmacılar bunu bu şekilde tanımlayabilir. Kredi: NTNU’nun Jeofizik Tahmin Merkezi
Landrø’nun ekibi — Norveç Eğitim ve Araştırma Paylaşılan Hizmetler Ajansı Sikt’ten ve sorgulayıcıları sağlayan Alcatel Submarine Networks Norveç, AS’den araştırmacılar dahil, 120 km uzunluğunda bir Svalbard’daki en büyük yerleşim yeri olan Longyearbyen ile takımadalardaki en büyük adanın güneybatı kıyısındaki bir araştırma karakolu olan Ny-Ålesund arasındaki fiber optik kablo.Bu sonuçlar hakkında buradan bilgi edinebilirsiniz.
“Longyearbyen ile Ny-Ålesund arasındaki, 5 yıllık planlama ve ön çalışmanın ardından 2015 yılında üretime alınan ve büyük ölçüde ABD tarafından finanse edilen fiber kablo Sikt’in ulusal Ar-Ge ağının başkanı Olaf Schjelderup, izleme projesiyle ilgili daha önceki bir makalede şunları söyledi: . Schjelderup aynı zamanda yeni makalenin ortak yazarlarından biriydi.
“DAS algılama ve balina gözlem deneyi, bu tür bir fiber optik altyapının tamamen yeni bir şekilde kullanıldığını gösteriyor ve bunun sonucunda mükemmel, benzersiz bir bilim ortaya çıkıyor” dedi.
Teknoloji iyi, ancak menzil bir sınırlama olmaya devam ediyor. Landrø, teknoloji geliştikçe daha da iyi olacağını umuyor.
“Mevcut sorgulayıcılar, uzun fiber optik kablolarda tipik olarak kullanılan tekrarlayıcıların ötesini henüz algılayamasa da, teknoloji çok hızlı gelişiyor ve yakında bu sınırlamaların üstesinden gelmeyi umuyoruz,” dedi Landrø.
Gemiler, depremler ve garip bir dalga modeli
Araştırmacılar, balina çağrılarını tespit etme sürecinde ayrıca kablonun üzerinden veya yakınından geçen gemileri, bir dizi depremi ve sonunda uzaktaki fırtınalardan kaynaklandığını fark ettikleri garip bir dalga düzenini tespit edebiliyorlardı.
Ölçümler, kendi ölçümleriyle ilişkilendirebilecekleri kadar kesindi. Landrø, Alaska’daki büyük bir deprem de dahil olmak üzere tam olarak meydana gelen her bir olayı anlattı.
“Elbette çok fazla gemi trafiği gördük ve en büyüğü Alaska’dan olmak üzere birçok deprem gördük.” dedi. “Bu büyüktü – 120 km boyunca her kanalda (kabloda) gördük. Ayrıca uzaktaki fırtınaları da tespit edebildiğimizi gördük.”
Sistemin gemileri nasıl tespit edebildiğine bir örnek, fiber optik kabloyu yaklaşık 86,5 km uzaklıktan geçtiği tespit edilen bir genel kargo gemisi olan Norbjørn’u içeriyordu. Longyear byen. Araştırmacılar, kablo boyunca izlediği yoldan geminin hızını tahmin edebildiler ve bunu geminin Otomatik Tanımlama Sistemi (AIS) yolu ile doğrulayabildiler.
1963’ten önemli bir yayın
Araştırmacılar başlangıçta, izleme süresi boyunca tespit ettikleri düzinelerce dalga dizisi karşısında şaşırdılar. Her bir dalga olayı 50-100 saat arasında sürmüş ve olay sırasında dalgaların frekansı monoton bir şekilde artmıştır. Ama sonunda, gizemli sinyallerin uzak fırtınalar tarafından gönderilen dalgalar olduğunu anladılar.
Bunlar, deniz yüzeyinde hareket eden fiziksel okyanus dalgaları, dedi Landrø.
En düşük frekans dalgalar en hızlı yayılır, ardından 6 gün kadar sonra varan daha yüksek frekanslı dalgalar gelir. Bu, 1963’te deniz bilimci Walter Munk bilim adamlarının dalgaların frekans-zaman grafiğinin eğimini ölçerek ve bazı hesaplamalar yaparak fırtınaların ürettiği dalgaların nereden geldiğini nasıl anlayabileceklerini açıklayan bir makale yayınladığında fark edilen bir modeldir. .
Landrø’nun ekibi bu hesaplamaları kullanarak Meksika Körfezi’ndeki Svalbard’a 4100 km uzaklıktaki Eduardo Tropik Fırtınasını belirledi. Ayrıca, Svalbard kablosundan 13.000 km uzakta, Brezilya açıklarında büyük bir fırtına tespit ettiler.
Depremler hakkında daha fazla bilgi
Jeologların halihazırda depremleri izlemelerine ve ölçmelerine yardımcı olan bir sensör ağı var. sismometreler. Landrø, bu araçların hassas olduğunu ve çok sayıda ayrıntılı bilgi sağladığını söyledi.
Ancak, sismometreler pahalıdır ve neredeyse dünyanın fiber optik kablo ağı kadar yaygın değildirler.
{ 4}Fiber optik ağın tek dezavantajı, daha düşük bir sinyal-gürültü oranına sahip olmasıdır. Bu, çok fazla arka plan gürültüsü olduğu ve depremden gelen sinyalin arka plan gürültüsü kadar net veya güçlü olmadığı anlamına gelir.
Fakat fiber ağın avantajı, yaygın olmasıdır ve halihazırda yerinde, bu da mevcut sismometrelere ek bilgi sağlayabileceği anlamına geliyor. Buradaki fikir, mevcut sistemi değiştirmek değil, onu tamamlamak olacaktır.
“Öyleyse soru, daha düşük sinyal-gürültü oranına sahip ancak daha iyi uzamsal kapsama sahip bir yöntemden ne öğrenebileceğimizdir. ? Landrø, daha düşük kalitede olmasına rağmen bu ekstra bilgiyi deprem ve özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için nasıl kullanabiliriz? mevcut fiber optik ağların deniz altı boru hatlarını izlemek için kullanılıp kullanılamayacağı sorusu – Eylül sonunda Kuzey Akım 1 ve 2 boru hatlarına zarar veren patlama göz önüne alındığında bu özellikle önemlidir.
“Bu fiber optik kullanabilir miyiz? deniz tabanındaki altyapıyı izlemek ve korumak için teknoloji? Bu önemli bir soru,” dedi.
Boru hatlarıyla ilgili zorluk, gaz borudan akarken ses çıkarmalarıdır.
“Arka plandaki gürültüyle, doğal gürültüyü karakterize etmemiz gerekir. değişkenlik”Öyleyse planımız, bununla ilgili özel testler yapmak.”
Sonuçta fikir, güvenli olduklarından emin olmak için ardışık düzenleri gerçek zamanlı olarak izlemek olabilir. Araştırmacılar, Svalbard fiber ağından gerçek zamanlı akustik veri akışına zaten sahip.
Referans: “Arktik fiber optik kablo kullanarak balinaları, fırtınaları, gemileri ve depremleri algılama”, yazan Martin Landrø, Léa Bouffaut, Hannah Joy Kriesell, John Robert Potter, Robin André Rørstadbotnen, Kittinat Taweesintananon, Ståle Emil Johansen, Jan Kristoffer Brenne, Aksel Haukanes, Olaf Schjelderup ve Frode Storvik, 10 Kasım 2022, Bilimsel Raporlar.
DOI: 10.1038/s41598- 022-23606-x
.