º_Bruno_º
Miembro de oro
Redes de fibra óptica ofrecen alerta temprana de terremotos y tsunamis
Geofísicos de ETH Zurich han demostrado que cada onda de un terremoto de magnitud 3,9 se registra en el sistema de supresión de ruido de las redes de fibra óptica
Este método, publicado ahora en Scientific Reports, se puede utilizar para establecersistemas de alerta temprana de terremotos y tsunamis a bajo costo.
Para países ricos como Suiza, tener una densa red de estaciones de monitoreo de terremotos es algo natural. Este no es el caso en los países menos desarrollados ni en los fondos de los océanos del mundo. Mientras que las regiones más pobres carecen dedinero para la cantidad necesaria de sensores, los océanos requieren sistemas complejosque puedan medir de manera confiable cambios mínimos de presión a profundidades demiles de metros y llevar las señales de datos a la superficie.
Científicos del Instituto de Geofísica de ETH Zurich, en colaboración con el Instituto Federal Suizo de Metrología (METAS), han encontrado un método asombroso y económicoque permite mediciones precisas de terremotos incluso en el fondo del océano y en paísesmenos desarrollados.
"Aprovechamos una función que ya realiza la infraestructura de fibra óptica existente: obtenemos los datos de vibración del sistema de supresión activa de ruido, que tiene la función de aumentar la precisión de las señales en la comunicación óptica de datos",explica en un comunicado el profesor de geofísica Andrés Fichtner. Todo lo que se necesitaes almacenar los datos de supresión activa de ruido y evaluarlos, sin necesidad dedispositivos adicionales ni infraestructura costosa.
Para comprender cómo la cancelación activa de ruido de fase (PNC) puede medir lostemblores sísmicos, es útil compararla con los sistemas de supresión de ruido de losauriculares de gama alta actuales, que hacen que el ruido ambiental desaparezca casi porcompleto para los usuarios. Estos auriculares cuentan con micrófonos que captan el ruidoexterno. Esta señal se invierte y luego se introduce en las señales de audio prácticamenteen tiempo real. La señal de fase invertida cancela el ruido externo uno a uno, haciéndolo inaudible.
En el PNC de un sistema óptico de comunicación de datos, el "ruido ambiental" en la fibraóptica se determina comparando la señal transmitida originalmente con una señal parcialreflejada por el receptor. La diferencia entre las dos señales indica entonces la interferenciaa la que estuvo expuesta la señal luminosa en su camino a través de la fibra óptica. Al igualque con la supresión de ruido en los auriculares, estas interferencias se pueden anularmediante una antiseñal adecuada.
En la transmisión óptica de datos, el "ruido" se produce cuando las fibras ópticas seperturban en meros micrómetros. Esto ocurre en respuesta a las deformaciones de lasuperficie de la Tierra debido a terremotos, ondas de agua, diferencias en la presión del aire y actividad humana. Cada deformación acorta o alarga ligeramente la fibra. Esto, a su vez,conduce a lo que se conoce como efecto fotoelástico, que hace que la velocidad de la luzen la fibra fluctúe ligeramente.
Tanto los cambios en la longitud de la fibra como las fluctuaciones en la velocidad de laluz cambian la frecuencia de la señal luminosa en un pequeño factor. Este fenómeno seconoce desde hace varios años y ya se ha utilizado en instrumentos especiales para medirlas vibraciones.
Pero en el caso del sistema de supresión de ruido en la comunicación por fibra óptica dela infraestructura del reloj atómico de Suiza, investigado por los científicos de ETH y METAS, estos instrumentos de medición adicionales son superfluos: las deformaciones sepueden leer fácilmente a partir de la corrección de las señales horarias. De este modo secorrige la longitud de onda de la señal en el rango de los terahercios (10 elevado a 12 oscilaciones por segundo) en unos pocos cientos de hercios, es decir, en aproximadamenteuna décima de milmillonésima.
Estos cambios pueden ser pequeños, pero ofrecen una imagen extremadamente clara delas vibraciones a las que están expuestos los cables de fibra óptica durante el período deobservación. "Utilizando el PNC de la conexión de fibra óptica entre Basilea y el sitio delreloj atómico en METAS en Berna, pudimos seguir en detalle cada onda de un terremoto demagnitud 3,9 en Alsacia", explica Fichtner. "Pero aún mejor, un modelo del terremotobasado en nuestros datos también correspondía con gran precisión a las medicionesrealizadas por el Servicio Sismológico Suizo".
Esta coincidencia casi exacta muestra que los datos del PNC se pueden utilizar paradeterminar la ubicación, profundidad y magnitud de un terremoto con un alto grado deprecisión. "Esto es especialmente interesante para alertas integrales de tsunamis o paramedir terremotos en regiones menos desarrolladas del mundo", afirma Fichtner.
Europa Press
