Faseroptische Seismologie

Distributed Acoustic Sensing (DAS) ist eine aufkommende Technologie, die ein Faseroptik-Kabel als dichte Anordnung von Dehnungssensoren nutzt. Diese Technologie sendet wiederholt Laserimpulse an eine Faser und misst optische Phasenschwankungen im Rayleigh-rückgestreuten Licht. DAS ist vorteilhaft für Studien von feinkörnigen Prozessen über mehrere Kilometer, für langfristige zeitversetzte Überwachung und für den Einsatz in logistisch herausfordernden Gebieten (z. B. hohe Temperaturen, Energieeinschränkungen, Zugangsbarrieren). Diese Vorteile haben ein Jahrzehnt lang Anwendungen in der Suboberflächen-Abbildung und der Mikroseismizitätsüberwachung für die Energieproduktion und die Kohlenstoffspeicherung motiviert. DAS-Anordnungen haben Mikroerdbeben, regionale Erdbeben, Teleseismen und Infrastruktursignale aufgezeichnet. Die Analyse dieser Wellenfelder ermöglicht die Erdbeben-Seismologie, wo traditionelle Sensoren spärlich waren, sowie die strukturelle und nahoberflächennahe Seismologie. Diese Studien verbesserten das Verständnis der DAS-Instrumentenantwort durch den Vergleich mit traditionellen Seismometern. In jüngerer Zeit wurde DAS verwendet, um Kryosphäre-Systeme, marine Geophysik, Geodäsie und Vulkanologie zu untersuchen. Weitere Fortschritte in den Geowissenschaften mit DAS erfordern mehrere Gemeinschaftsanstrengungen im Zusammenhang mit dem Zugang zu Instrumenten, Schulungen, Öffentlichkeitsarbeit und Cyberinfrastruktur. ▪ DAS ist eine seismische Erfassungstechnik, die Faseroptik als Anordnung von dynamischen Dehnungssensoren mit Abständen von 1 bis 10 m über Kilometer hinweg umfunktioniert. ▪ Einfache DAS-Installationen haben zeitversetzte geophysikalische Messungen an einst unzugänglichen Standorten ermöglicht: städtischen, eisigen und Offshore-Bereichen. ▪ Hochfrequenz-Wellenfelder, die von DAS aufgezeichnet wurden, werden mit array-basierten Methoden analysiert, um seismische Quellen zu charakterisieren und das Untergrund zu bildlich darzustellen. ▪ DAS hat eine Niedrigfrequenzempfindlichkeit im Labor und im Feld gezeigt, für langsame hydrodynamische und geodynamische Prozesse.