【儀表網 儀表研發】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，光纖技術是預測、快速響應地震的有力“神器”。
近日，中國科學技術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)與其他傳統的地震監測技術相結合，極大地提高大地震后快速響應系統的能力。日前，相關研究成果發表在國際期刊《AGU進展》上。
光纖不僅具有數據傳輸的功能，還能探測周邊發生的事件，包括地震最初期的底層聲音。其長距離遙測、耐惡劣環境、靈敏度高、易于聯網等突出優點被看作地震檢測的有力手段。光纖地震監測系統是利用光纖內固有的雜質來充當虛擬傳感器，安裝在光纖一端的“應答器”，向光纖內部發射激光脈沖，同時監測反射回來的光線——反向散射。當地震引起地面運動時，光纖會產生伸長和縮短，于是反向散射的時間會發生變化。
李澤峰及其他研究人員利用分布式光纖(DAS)對2019年7月6日發生在加利福尼亞州的7.1級Ridgecrest地震的余震序列進行了監測。在地震發生后的幾天里，利用震源區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換成一個擁有6000多個地震傳感器的監測網絡。
科研人員將地震學中模板匹配方法應用于光纖數據，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、實時數據傳輸方面的優勢，極大地提高快速響應系統的能力，為后續大震后救災提供重要的技術支持。
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測對于跟蹤后續地震災害、提高對余震規律認識至關重要。
雖然全球地震臺網在大地震監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測，而現有傳統地震儀在觀測密度、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，是震后監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安全上，又邁出了一大步。
(資料來源：科技日報)
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