Источник: Geophysical Research Letters
Мониторинг изменений температуры и давления воды на морском дне может улучшить понимание циркуляции океана, климата и природных опасностей, таких как цунами. В последние годы учёные начали собирать подводные измерения с помощью существующей инфраструктуры, охватывающей миллионы километров по планете: подводных волоконно-оптических телекоммуникационных кабелей, которые обеспечивают нас такими удобствами, как интернет и телефонная связь.
Кабели, не мешая их первоначальному назначению, могут использоваться в качестве датчиков для измерения небольших изменений в световых сигналах, проходящих через них, чтобы учёные могли узнать больше о море. Лю и другие учёные недавно разработали новый прибор, состоящий из приёмника и модулятора интенсивности микроволнового излучения, размещённого на береговой станции, что облегчает этот подход.
Трансконтинентальные волоконно-оптические кабели разделены на участки ретрансляторами — приборами, расположенными каждые 50–100 километров, которые усиливают световые сигналы, несущие информацию, чтобы они оставались сильными на пути к месту назначения. В каждом повторителе прибор, называемый волоконной решёткой Брэгга, отражает небольшое количество света обратно к предыдущему повторителю для мониторинга целостности кабеля.
Наблюдая за этими отражениями и измеряя время их прохождения, новый прибор измеряет изменения во времени, которое требуется свету для перемещения между ретрансляторами. Эти изменения передают информацию о том, как окружающая вода изменяет форму кабеля, и исследователи использовали эти данные для определения таких свойств, как ежедневное и еженедельное изменение температуры воды и приливно-отливные закономерности.
Большинство предыдущих работ, в которых использовались телекоммуникационные кабели для проведения сенсорных измерений, рассматривали весь кабель как единый датчик. А работы, в которых кабели использовались для распределённых измерений, требовали сверхстабильных лазеров. Этот прибор позволил команде провести распределённые измерения с помощью более экономичных нестабильных лазеров.
В исследовательскую группу входили геофизики, инженеры-электронщики и инженеры по кабелям. Они тестировали прибор в течение 77 дней летом 2024 года на операционном кабеле EllaLink, состоящем из 82 секций, проложенном между Португалией и Бразилией. По мере того как температура и приливы повышались и понижались, трансатлантический кабель растягивался и сжимался, что приводило к измеримым изменениям в проходящем по нему свете.
Исследование показало, что существующая сеть подводных кабелей может быть ценным ресурсом для мониторинга свойств океана, позволяя осуществлять всё: от раннего предупреждения о цунами до долгосрочных исследований климата. (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2024GL114414, 2025)
— Сайма Мэй Сидик (@saimamay.bsky.social), научный писатель