Obserwowanie aktywności sejsmicznej, czyli rozładowań naprężeń skorupy ziemskiej, jest niezwykle ważne dla szacowania potencjalnych zagrożeń związanych z trzęsieniami ziemi. W samej tylko Polsce mamy 7 stacji sejsmologicznych prowadzonych przez Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk, z których pomiary przekazywane są do światowych centrów danych. Im więcej takich obserwatoriów, tym więcej wiemy, tym lepiej możemy przewidywać kataklizmy i tym skuteczniej przeciwdziałać ich skutkom. Międzynarodowy zespół naukowców zaledwie dwa lata temu odkrył, że w roli stacji sejsmologicznych doskonale sprawdzają się farmy wiatrowe offshore.
Farmy wiatrowe jako nowe stacje sejsmologiczne
Artykuł opublikowany w 2019 roku na łamach Nature Communications prezentuje ideę zarówno bardzo prostą, jak i rewolucyjną. Grupa badaczy odkryła bowiem, że światłowodowe kable telekomunikacyjne łączące farmy wiatrowe offshore z brzegiem, mogą znacznie poszerzyć naszą wiedzę na temat podmorskich trzęsień ziemi i uzupełnić globalną sieć stacji sejsmologicznych o tysiące nowych punktów pomiarowych (sejsmografów).
Badacze wzięli pod lupę 40 000 metrów przewodu światłowodowego poprowadzonego od wiatraków na Morzu Północnym do wybrzeża Belgii. Dzięki takiemu odcinkowi kabla – jak się okazuje – możemy mieć dostęp do 4 000 nowych czujników dostarczających wartościowych danych sejsmograficznych i oceanograficznych. Na takiej zasadzie, wszystkie farmy wiatrowe mogłyby stać się stacjami sejsmologicznymi. Co więcej – rozlokowanie takich sejsmografów na morskim dnie jako nowej infrastruktury kosztowałoby wiele milionów i wymagało niemałej ingerencji w środowisko. Tutaj infrastrukturę mamy już zapewnioną, pozostaje zastosować w jej obrębie odpowiednią technologię.
Rozproszone wykrywanie akustyczne
No właśnie, jaką technologię? W przytoczonych badaniach naukowcy, przy wsparciu projektu FINESSE, posłużyli się obiecującą, nowatorską w pomiarach sejsmologicznych technologią rozproszonego wykrywania akustycznego (Distributed acoustic sensing, DAS). W technologii tej specjalne czujniki wysyłają wiązkę światła wzdłuż kabla światłowodowego. Drobne niedoskonałości w przewodzie, odbijając niewielkie ilości światła, działają jak punkty orientacyjne. Kiedy fala sejsmiczna przemieszcza światłowód, punkty orientacyjne zmieniają nieznacznie swoje położenie, a zatem zmienia się czas podróży odbitych fal świetlnych. Dzięki temu naukowcy mogą z dużą dokładnością śledzić postępy fali.
Mimo, że pierwotnie technologia ta została opracowana na potrzeby eksploracji zasobów energetycznych, tutaj okazała się równie pomocna. Dzięki niej udało się na przykład wykryć i zarejestrować trzęsienie ziemi o sile 8,2 stopnia w skali Richtera w pobliżu Fidżi w 2018, co w przeciwnym wypadku mogłoby nam umknąć. Oczywiście do czasu pojawienia się odczuwalnych dla nas skutków.
Farmy wiatrowe to nie jedyne zastosowanie dla DAS
System DAS to oczywiście rozwiązanie nie tylko na farmy wiatrowe. Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) zastosowali go także do śledzenia wstrząsów wtórnych po trzęsieniu ziemi w Kalifornii. Wykorzystując do tego światłowód ciągnący się wzdłuż stanowej autostrady 395. To jednak nie koniec – rozproszone wykrywanie akustyczne świetnie sprawdziło się także w sieci światłowodowej miasta Pasadena. Taki nowatorski system pozwala zatem wykorzystać istniejącą już, rozbudowaną infrastrukturę, do stworzenia ogólnomiejskiej, a nawet ogólnokrajowej sieci wykrywania trzęsień ziemi. Może być to rewolucja, która pozwoli nam na lepsze szacowanie zagrożeń i zbieranie danych, bez ingerencji w środowisko i produkcji nowych urządzeń.
Źródła
- informacje zaczerpnięte z artykułu: Perkins R., 2019: Submarine Cables to Offshore Wind Farms Transformed into a Seismic Network. Caltech [dostęp 29.01.2021].
Jeśli podoba Ci się treść na blogu, możesz podziękować za moją pracę stawiając mi wirtualną kawę:
