Seekabel taugen als Erdbebensensoren

Bestehende Telekom-Infrastruktur liefert laut Experten günstige seismische Überwachung

Messtation: Ihr Glasfaserkabel-Seekabel liefert viele Daten (Foto: mbari.org)

Berkeley (pte018/29.11.2019/12:30) Jene Seekabel, die als grundlegender Bestandteil unserer globalen Kommunikationsnetzwerke die Meere durchkreuzen, sind auch als seismische Sensoren nutzbar. Das hat eine in "Science" veröffentlichte Studie von US-Forschern ergeben. Der Ansatz macht sich die Rückstreuung von Laserpulsen zunutze. 20 Kilometer Kabel entsprechen so 10.000 Messstationen am Meeresboden. So wäre es also vergleichsweise einfach und günstig möglich, Erdbeben am Grund der Ozeane zu erfassen.

Seeboden-Abdeckung

Erdbeben zählen zu den wichtigsten potenziellen Naturkatastrophen, wobei Seebeben auch durch Sekundäreffekte wie Tsunamis eine Bedrohung darstellen. Doch gerade auf den gut zwei Dritteln mit Wasser bedeckter Erdoberfläche gibt es kaum Messstationen, denn diese unter Wasser zu installieren, ist aufwendig und teuer. "Es gibt einen gewaltigen Bedarf an Meeresboden-Seismologie. Jegliches Instrument, dass man im Ozean nutzen kann, und sei es nur innerhalb von 50 Kilometern zur Küste, wird sehr nützlich sein", betont daher Studien-Erstautor Nate Lindsey von der University of California, Berkeley http://berkeley.edu . Er und seine Kollegen haben nun gezeigt, dass Seekabel hier einen wichtigen Beitrag leisten können.

Das Team hat dazu in einem Experiment mit einem 52 Kilometer langen Kabel des Monterey Bay Aquarium Research Institute http://mbari.org gearbeitet, das zu einer Messtation vor der Küster Kaliforniens führt. Der Ansatz der Forscher beruht darauf, dass Erschütterungen auf dem Meeresboden solche Seekabel dehnen und stauchen. Sie nutzen daher ein Gerät, das kurze Laserimpulse in das Kabel schickt und dann die Rückstreuung misst, die sich aufgrund der Verformungen ergibt. Dank Interferometrie können sie dabei einen Wert pro zwei Meter Kabel messen, sodass eben 20 Kilometer Kabel ebenso viele Datenpunkte liefern wie 10.000 Messtationen.

Günstig gute Messungen

"Diese Systeme reagieren auf Veränderungen von Nanometern bis hunderten Picometern pro Meter Länge", betont Jonathan Ajo-Franklin, am Experiment beteiligter Geophysiker der Rice University http://rice.edu . Das liegt also im Milliardstelbereich. So konnte das Team im viertägigen Test mit ihrem Gerät unter anderem Signale eines Erbebens der Stärke 3,4 messen, das sein Epizentrum 45 Kilometer im Landesinneren hatte, und zuvor unbekannte tektonische Verwerfungen kartografieren.

Der Ansatz verspricht also die Möglichkeit, seismische Aktivität auf dem Meeresboden gut und doch recht günstig zu erfassen. "Das Tolle an faseroptischer Seismologie ist, dass man bestehende Telekommunikationskabel nutzen kann, ohne 10.000 Seismometer aufzustellen", erklärt Lindsay. "Man geht einfach vor Ort und schließt das Gerät am Ende eines Kabels an."

"Illuminating seafloor faults and ocean dynamics with dark fiber distributed acoustic sensing":
http://science.sciencemag.org/content/366/6469/1103

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