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La detección temprana de terremotos podría mejorarse enormemente si se aprovechara la red mundial de Internet con un nuevo algoritmo revolucionario, asegura un equipo de investigación.
Los cables de fibra óptica utilizados para la televisión por cable, los sistemas telefónicos y la matriz web global tienen ahora el potencial de ayudar a medir los temblores sísmicos gracias a los recientes avances tecnológicos, pero aprovechar este avance ha resultado problemático.
Un nuevo artículo publicado en Geophysical Journal International busca abordar estos desafíos adaptando un algoritmo simple basado en la física para incluir datos de fibra óptica que luego se puedan usar en conjunto con las mediciones de sismómetros tradicionales.
Según un comunicado de la Royal Astronomical Society (RAS) británica, este “emocionante” avance no solo podría integrarse en los sistemas de alerta temprana de terremotos existentes, sino que también podría ayudar a detectar la actividad sísmica asociada con volcanes en erupción, pozos geotérmicos y terremotos en glaciares.
“La capacidad de convertir los cables de fibra óptica en miles de sensores sísmicos ha inspirado muchos enfoques para utilizar la fibra para la detección de terremotos. Sin embargo, la detección de terremotos mediante fibra óptica no es un desafío fácil de resolver”, dijo en un comunicado el investigador principal, el Dr. Thomas Hudson, científico investigador sénior de la ETH de Zúrich.
“Aquí, nos basamos en la combinación de los beneficios de miles de sensores con un enfoque simple basado en la física para detectar terremotos utilizando cualquier cable de fibra óptica, en cualquier lugar.
“Es emocionante que nuestro método pueda combinar mediciones de fibra óptica y sismómetros tradicionales, lo que permite que la detección por fibra óptica se incluya en los sistemas de alerta temprana de terremotos existentes”.
La detección acústica distribuida (DAS) es una tecnología naciente que utiliza cables de fibra óptica para detectar señales acústicas y vibraciones. Se puede utilizar para monitorear una variedad de cosas, incluidas tuberías, ferrocarriles o el subsuelo.
Por lo tanto, tiene el potencial de convertir las redes de fibra óptica, que transmiten datos a gran velocidad, en mediciones de actividad sísmica que se pueden utilizar para detectar terremotos.
Esto es tentador porque las redes de fibra óptica son omnipresentes en regiones pobladas e incluso cruzan océanos, lo que brinda la posibilidad de redes de monitoreo sísmico mucho más detalladas y efectivas que las que existen actualmente.
DESAFÍOS
Convertir este potencial en realidad, sin embargo, es una propuesta mucho más complicada. Las geometrías de las redes de fibra óptica del mundo real suelen ser complejas y los sismólogos no tienen control sobre ellas. Además, los cables de fibra óptica suelen estar ubicados en entornos urbanos ruidosos, lo que dificulta diferenciar entre la actividad sísmica y otras fuentes como lo hacen los sismómetros tradicionales.
Otro desafío es que las mediciones DAS solo son sensibles a la tensión en el eje de la fibra, mientras que los sismómetros miden el movimiento del suelo en 3D. Esto hace que los cables de fibra óptica de superficie sean mucho más sensibles a las ondas S más lentas (que viajan solo a través de sólidos y son las segundas ondas que llegan durante un terremoto) que a las ondas P más rápidas (que viajan a través de líquidos y sólidos), lo que significa que es más difícil detectar terremotos y localizarlos.
Una solución es combinar la información de los sismómetros tradicionales y los cables de fibra óptica para detectar terremotos, pero esto no es fácil debido a las diferentes sensibilidades de los instrumentos y las unidades de medición.
El otro problema es que convertir un cable de fibra óptica en miles de sensores genera una gran cantidad de datos. El procesamiento de estos datos en tiempo real es esencial para la vigilancia de los terremotos, por lo que se requieren algoritmos de procesamiento de datos eficientes.
El nuevo algoritmo funciona tomando la energía observada en los receptores (ya sean canales de cables de fibra óptica o sismómetros) y migrando esa energía a través del espacio y el tiempo para encontrar un pico coherente de energía correspondiente a un terremoto potencial.
Se descubrió que este enfoque también era eficaz para detectar terremotos en volcanes en erupción, pozos geotérmicos y terremotos en glaciares.
“Una fortaleza clave de este enfoque basado en la física es que funciona bien incluso en entornos ruidosos, ya que el ruido generalmente es menos coherente que una señal de terremoto”, dijo el Dr. Hudson. “También se puede aplicar de inmediato a cualquier red de fibra”.
“Aunque no afirmamos haber resuelto por completo el problema del gran volumen de datos, presentamos formas pragmáticas de abordarlo y nuestro algoritmo se ejecuta en tiempo real para los conjuntos de datos probados. El método se ofrece en código abierto, de modo que la comunidad sismológica en general puede beneficiarse de inmediato”, añadió.