Des chercheurs testent un câble à fibre optique au fond de la mer comme système d'alerte précoce en cas de tremblement de terre.
Météo d'Arabie - À la lumière de l'évolution rapide dans le domaine de la technologie, les études et la recherche continuent à rechercher des solutions nouvelles et innovantes pour faire face aux défis naturels. Dans ce contexte, une équipe de chercheurs travaille à tester des fils de fibre optique sur le fonds marins en tant que système innovant d'alerte précoce en cas de tremblements de terre. Cette nouvelle étape reflète... L'ambition scientifique est d'atteindre des objectifs importants, car une infrastructure marine efficace est utilisée comme moyen de surveillance et d'alerte précoce, ce qui contribue à renforcer les capacités humaines à répondre aux catastrophes naturelles. catastrophes.
Câbles à fibres optiques comme système sismique
Les systèmes d’alerte précoce aux tremblements de terre (EEW) sont confrontés à un défi majeur résultant du manque de stations sismiques dans les zones côtières densément peuplées qui connaissent une activité sismique intense. Dans une nouvelle étude publiée dans The Seismic Record, les chercheurs ont présenté une idée innovante où les câbles sous-marins à fibres optiques pourrait être converti librement Non utilisé à des fins de communication vers les systèmes EEW.
Profitant d' un câble sous-marin de 50 kilomètres reliant les États-Unis et le Chili, les chercheurs ont collecté des données sismiques à partir de 8 960 points le long du câble pendant quatre jours et ont utilisé la technologie de détection acoustique distribuée (DAS), qui repose sur l'exploitation des propriétés internes du câble. de longues fibres optiques comme capteurs sismiques.
En analysant les données, les chercheurs ont pu identifier les emplacements des séismes et estimer leur magnitude, notamment un séisme terrestre de magnitude 3,7 et deux séismes offshore de magnitudes 2,7 et 3,3 au cours de la période d'étude .
Les résultats ont montré que l'utilisation d'un seul réseau DAS peut améliorer le délai d'alerte précoce en cas de tremblement de terre d'environ trois secondes par rapport aux réseaux DAS terrestres. Grâce à une simulation, les chercheurs ont découvert qu'en déployant plusieurs réseaux DAS distants de 50 kilomètres et en coopérant dans une zone. , les temps d'alerte des systèmes EEW dans une zone peuvent être améliorés. Subduction de cinq secondes.
Comment exploiter les câbles sous-marins pour renforcer les systèmes d’alerte précoce aux tremblements de terre ?
La région marine du Chili est similaire à celle de la région marine de Cascadia au Canada et à celle du nord-ouest du Pacifique aux États-Unis, chacune d'elles contenant des zones de subduction actives. Dans ces régions, des plaques tectoniques entrent en collision et une plaque s'enfonce sous l'autre, provoquant des phénomènes de subduction. tremblements de terre destructeurs de l'histoire, et il a été noté que les zones côtières à forte densité de population permettent une alerte précoce des tremblements de terre marins, ce qui joue un rôle important dans la protection des vies et des biens.
Où les chercheurs ont dit :
« Même si nous nous attendions à certaines améliorations dues au placement du réseau DAS en mer, les gains de vitesse réels ont dépassé nos attentes initiales. »
Ils ont également ajouté :
« Le principal avantage réside dans l’emplacement offshore du réseau, qui élimine le besoin d’attendre que les ondes sismiques atteignent les stations au sol.
Détection acoustique distribuée
Le chercheur Jioxun Yin, du California Institute of Technology, et ses collègues ont étudié 50 kilomètres de câble de communication sous-marin s'étendant entre les États-Unis et le Chili et ont collecté des échantillons de données sismiques sur 8 960 canaux sur une période de plus de 4 jours.
Les chercheurs ont tiré parti d'une technique connue sous le nom de « détection acoustique distribuée », qui repose sur l'exploitation de minuscules défauts dans de longues fibres optiques pour créer des capteurs sismiques efficaces.
Selon le communiqué publié sur le site « Phys.org » , les chercheurs ont profité des données du câble pour déterminer les emplacements des séismes et estimer la force des séismes, dont un séisme terrestre (magnitude 3,7) et deux séismes marins ( magnitude 2,7 et 3,3) au cours d'une période L'étude et leurs résultats ont montré que l'utilisation d'un seul réseau de capteurs acoustiques distribués a conduit à une amélioration estimée d'environ 3 secondes dans l'alerte précoce aux tremblements de terre par rapport aux capteurs acoustiques distribués sur terre.
Quelle est la raison du choix des câbles à fibre optique comme système d’alerte précoce en cas de tremblement de terre ?
Le Dr Yin, l'un des chercheurs de cette étude, explique que la principale raison du choix de ce câble sous-marin est le risque élevé de tremblements de terre au Chili, soulignant la fréquence des tremblements de terre marins dans la région et son influence sur les grands tremblements de terre antérieurs avec un magnitude dépassant 8 sur l'échelle de Richter, dont le plus grand tremblement de terre jamais enregistré.En 1960 ; Il a souligné qu'un système fiable d'alerte précoce pour les tremblements de terre marins au Chili est nécessaire, compte tenu des risques élevés de tremblements de terre et de leurs effets potentiellement dévastateurs.
L'intelligence artificielle pour l'apprentissage profond
Les chercheurs se sont appuyés sur un modèle d'IA d'apprentissage profond qui a été formé et validé à l'aide de données sismiques et DAS antérieures pour capturer les ondes sismiques à travers ce câble sous-marin. Le Dr Yin a expliqué que dans le cas du DAS, la quantité de données collectées est importante, et pour les applications sismiques en temps réel telles que EEW. Les modèles d'apprentissage profond pré-entraînés offrent une option efficace et fiable.
Les chercheurs ont noté que davantage de données, en particulier sur les tremblements de terre de grande magnitude, sont nécessaires pour développer et tester efficacement les algorithmes EEW , ainsi que le besoin de plus d'informations sur la façon dont les instruments DAS réagissent avant de construire un système EEW en temps réel qui s'intègre aux EEW existants. cadres. .
Le Dr Yin a souligné qu'il existe de nombreux endroits dans le monde où cette recherche peut être poursuivie, car il existe plus de 1 500 stations de câblage dans le monde et les progrès technologiques permettent l'utilisation de câbles opérationnels et l'ajout de systèmes DAS sans affecter la transmission des données de communication, et il a exprimé sa volonté d'explorer des opportunités de recherche supplémentaires et de collaboration avec les propriétaires de câbles, les agences environnementales et l'industrie politique pour étendre la portée du DAS-EEW au profit des communautés côtières.
Cette technologie de haute technologie représente un saut qualitatif dans le domaine de l'étude et de la prévision des tremblements de terre, car elle permet aux scientifiques d'obtenir des données précises et immédiates qui les aident à mieux comprendre les phénomènes géologiques et les tremblements de terre, ce qui ouvre la voie à la prise de mesures préventives et de précaution à un moment donné. à plus grande échelle, car cette étude vise à élargir les horizons de la recherche scientifique et des applications pratiques de la technologie moderne, et contribue à améliorer la capacité à mieux s'adapter aux défis environnementaux, ce qui incarne les efforts continus des scientifiques pour construire un avenir plus sûr et plus durable. .
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