L’un des as well as grands défis des systèmes d’alerte précoce aux tremblements de terre (EEW) est le manque de stations sismiques situées au substantial des côtes densément peuplées, où se trouvent certaines des régions les in addition sismiquement actives au monde. Dans une nouvelle étude publiée dans The Seismic Report, des chercheurs montrent comment les câbles à fibres optiques de télécommunications inutilisés peuvent être transformés pour l’EEW offshore.
Jiuxun Yin, chercheur de Caltech actuellement au SLB, et ses collègues ont utilisé 50 kilomètres d’un câble de télécommunications sous-marin reliant les États-Unis au Chili, échantillonnant des données sismiques sur 8 960 canaux le lengthy du câble pendant quatre jours. La technique, appelée Distributed Acoustic Sensing ou DAS, utilise les minuscules défauts internes d’une longue fibre optique comme des milliers de capteurs sismiques.
Yin et ses collègues ont utilisé les données du câble pour déterminer les emplacements des tremblements de terre et estimer les magnitudes des séismes pour un séisme terrestre (magnitude 3,7) et deux séismes offshore (magnitude 2,7 et 3,3) au cours de la période d’étude.
Leurs résultats montrent que l’utilisation de ce réseau DAS special offre une amélioration d’environ trois secondes de l’alerte précoce en cas de tremblement de terre par rapport aux réseaux DAS terrestres. Dans une simulation réalisée par les chercheurs, ils ont découvert qu’en déployant plusieurs réseaux DAS espacés de 50 kilomètres et en travaillant ensemble dans la zone, ils pourraient améliorer de cinq secondes les temps d’alerte EEW dans la zone de subduction.
« Bien que nous nous attendions à certaines améliorations dues au placement offshore du réseau DAS, les gains de vitesse réels ont dépassé nos projections initiales », a déclaré Yin. « Le principal avantage réside dans l’emplacement offshore du réseau, qui élimine le besoin d’attendre que les ondes sismiques atteignent les stations terrestres. »
La région au substantial du Chili est similaire à celle de la région de Cascadia au large du Canada et du nord-ouest du Pacifique des États-Unis. Les deux zones contiennent une zone de subduction energetic, où les plaques tectoniques entrent en collision et une plaque plonge sous une autre, provoquant certains des tremblements de terre les additionally importants et les plus destructeurs de l’histoire. Même au massive de la Californie du Sud, de nombreuses failles ont accueilli des tremblements de terre de magnitude 6 ou in addition. Dans toutes ces zones côtières densément peuplées, l’alerte précoce aux tremblements de terre en mer pourrait contribuer à protéger les vies et les biens.
« La principale raison du choix de ce câble est le risque sismique élevé du Chili. La région connaît de fréquents tremblements de terre en mer et a été affectée par plusieurs tremblements de terre importants de magnitude 8+ dans l’histoire, y compris le furthermore grand jamais enregistré en 1960 », a expliqué Yin. « Compte tenu du risque sismique élevé et des impacts potentiellement dévastateurs d’un grand tremblement de terre, il existe un besoin urgent d’un système d’alerte précoce sismique offshore fiable au Chili. »
Les chercheurs ont utilisé un modèle d’intelligence artificielle d’apprentissage profond, formé et validé sur des données sismiques et DAS antérieures, pour identifier les ondes sismiques à partir des données DAS de ce câble offshore. « Dans le cas spécifique du DAS, le volume de données collectées est crucial. Pour les apps en temps réel comme EEW, les modèles d’apprentissage profond pré-entraînés constituent une selection très efficace et fiable », a déclaré Yin. Il a toutefois noté que d’autres méthodes sismologiques traditionnelles de détection des tremblements de terre peuvent encore s’avérer efficaces pour traiter les données DAS de manière automatisée.
Yin a déclaré que les chercheurs ont besoin de furthermore de données, en particulier sur les tremblements de terre de additionally grande magnitude, pour développer et tester efficacement les algorithmes EEW, ainsi que de moreover d’informations sur la façon dont les devices DAS réagissent avant de construire un système EEW en temps réel qui s’intègre aux cadres EEW existants.
Il existe de nombreux endroits dans le monde où poursuivre ces recherches, a-t-il noté.
« Il existe moreover de 1 500 stations d’atterrissement de câbles dans le monde et les progrès technologiques permettent d’utiliser des câbles opérationnels et d’ajouter des systèmes DAS sans affecter transportation de données », a déclaré Yin. « Nous pensons que cela ouvre une multitude d’opportunités de recherche passionnantes, et nous sommes impatients de les explorer dans des études futures. Nous recherchons des interactions étroites avec les propriétaires de câbles, les agences environnementales et les décideurs politiques pour faire évoluer le DAS-EEW au financial gain des communautés côtières.
