使用海底电缆探测海啸

2015年的一份报告估计，每年平均有6万人和40亿美元的资产面临全球海啸灾害，海啸灾害可能由某些类型的海底地震或火山喷发引发。

穿过地壳的地震振动速度比海啸在地表的振动速度快 20 倍，因此，如果科学家能够检测到最初的地震，那么他们就可以向人们发出撤离脆弱地区的警告。

如今，大多数地震传感器都位于陆地上，但海底地震可能发生在距离最近的陆地探测器数公里之外的地方。

海洋测量浮标——例如 DART(深海评估和海啸报告)浮标——暴露在极端天气下，经常被用作非官方系泊点，甚至遭到破坏，多达 60% 的浮标可能被破坏。随时离线。

海底电缆将是一个很好的检测系统，SMART(科学监测和可靠电信)电缆计划正在致力于增强中继器单元，这些中继器单元沿电缆大约每 80 公里放置一次，包括地震、温度和压力传感器。

SMART 电缆有一天将成为海洋监测的黄金标准，但第一条此类电缆预计要到 2025 年才会部署，而且目前还不清楚未来新增海底电缆中 SMART 的比例有多少。

毫不奇怪，许多人正在寻找增强现有海底电缆作为探测器的方法，并且有许多技术已经部署或正在开发。

分布式声学传感 (DAS)

这种成熟的商用技术将高功率激光传输到电缆末端的一根光纤中。光纤中的微小缺陷会导致信号向后散射，非常灵敏的接收器可以接收到该信号。在接收器中，相干光时域反射计用于分析信号并检测由沿光纤的物理扰动引起的异常情况。

DAS 可以以极高的灵敏度拾取各种影响，包括海洋动物的声音、水面舰艇和潜艇、锚或渔网的噪音，当然还有海底地震事件。

然而，DAS 需要专用硬件(需要对操作人员进行培训)和无法用于通信的专用光纤，并且只能在有限的距离内运行 - 要么到第一个中继器，要么在无中继电缆上长达约 100 公里。

偏振态 (SOP) 测量

相干转发器能够补偿信号沿光纤传播时偏振状态的变化。这些变化可能是由纤维上的任何类型的应力引起的，包括温度变化和运动。

Google 研究人员在 2021 年发表的一篇论文分析了 SOP 的变化，以利用沿美洲西海岸(距离 1500 公里)延伸的居里电缆来检测牙买加附近地震引起的振动。这是一项了不起的成就，但 SOP 本身不足以定位地震事件。换句话说，它可以知道某件事正在发生，但不能告诉发生在哪里。

2022 年 5 月，英国国家物理实验室的一个团队发表了一项关于跨大西洋电缆的研究，其中他们基于现有海底中继器包含诊断环回组件的事实，使用了差分技术。

这种环回使团队能够将振动原因隔离到特定中继器跨度。NPL 技术使用专用光学测试设备，这在实际部署中并不理想，因为它通常更昂贵并且需要专业人员培训 - 特别是因为电缆登陆站对谁可以访问有严格的限制。

最近，来自 Infinera 和 Google 的团队在 2023 年 2 月的 SubOptic 展会上发表了一篇论文，其中使用商业应答器作为音源，同时仍然具有承载数据流量的能力，并使用类似的环回技术来隔离地震事件。该技术被部署在居里电缆上，成功探测到电缆数百公里范围内的大陆发生的地震。

利用海底电缆进行地震探测是一个令人着迷的发展领域。虽然智能电缆可以提供最好的数据质量，但这些电缆在几年内不会得到广泛部署，甚至可能需要十年才能实现广泛覆盖。

从短期到中期来看，使用现有电缆是一种有用的权宜之计，而使用熟悉的设备的新差分技术在检测方面显示出真正的前景。虽然当前试验中证明的中继器间分辨率在与单根电缆一起使用时可能并不理想，但该技术便宜且简单，足以扩展到电缆网络，从而能够对信号进行三角测量并显着提高检测精度。