مقاله جدیدی که دو روز پیش در ژورنال بین‌المللی ژئوفیزیک منتشر شد، به دنبال پاسخگویی به این چالش‌ها با تطبیق یک الگوریتم ساده مبتنی بر فیزیک برای گنجاندن داده‌های فیبر نوری در لرزه‌نگاری است تا بتوان از آن همسو با اندازه‌گیری‌های لرزه‌سنج‌های سنتی، بهره برد.این پیشرفت هیجان‌انگیز نه‌تنها می‌تواند در سیستم‌های هشدار اولیه زلزله موجود ادغام شود بلکه ممکن است به شناسایی فعالیت‌های لرزه‌ای مرتبط با فوران آتشفشان‌ها، چاه‌های زمین‌گرمایی و زلزله‌های یخی یخچال‌های طبیعی کمک کند.
دکتر توماس هادسون، دانشمند و محقق ارشد دانشگاه فنی فدرال زوریخ گفت: «توانایی تبدیل کابل‌های فیبر نوری به هزاران حسگر لرزه‌ای، الهام‌بخش بسیاری از پژوهش‌ها در استفاده از این فیبرها برای تشخیص زلزله است. با این‌حال تشخیص زلزله توسط فیبر نوری، چالش آسانی نیست که به‌راحتی حل شود. در اینجا ما بر ترکیب مزایای هزاران حسگر با یک رویکرد ساده مبتنی بر فیزیک تکیه می‌کنیم تا برای تشخیص زمین‌لرزه‌ها از هر کابل فیبر نوری در هر مکانی استفاده کنیم.»
هادسون در ادامه گفت: «به طور هیجان‌انگیزی روش ما می‌تواند اندازه‌گیری‌های فیبر نوری و لرزه‌سنج سنتی را با هم ترکیب کند و گنجاندن حسگر فیبر نوری در سیستم‌های هشدار زودهنگام زلزله موجود را تصویب می‌کند.» سنجش صوتی توزیع‌شده (DAS) یک فناوری نوپا است که از کابل‌های فیبر نوری برای تشخیص سیگنال‌های صوتی و ارتعاشات استفاده می‌کند. این سیستم‌ها امکان تشخیص سیگنال‌های صوتی را در فواصل طولانی و در محیط‌های سخت فراهم می‌کند و می‌توان از آن برای نظارت بر موارد مختلف ازجمله خطوط لوله، راه‌آهن یا زیرسطح استفاده کرد.
بنابراین فناوری DAS این پتانسیل را دارد که شبکه‌های فیبر نوری (که داده‌ها را بسیار سریع حمل می‌کند) را به اندازه‌گیری فعالیت لرزه‌ای تبدیل کند که می‌تواند برای شناسایی زمین‌لرزه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.این امر وسوسه‌انگیز است زیرا شبکه‌های فیبر نوری در مناطق پرجمعیت و حتی اقیانوس‌ها وجود دارد و امکان ایجاد شبکه‌های پایش لرزه‌ای بسیار دقیق‌تر و موثرتر از شبکه‌های موجود را فراهم می‌کنند؛ با این‌حال تبدیل این پتانسیل به واقعیت، پیچیده‌تر از اینهاست.
هندسه‌های این شبکه‌ها اغلب پیچیده است و زلزله‌شناسان هیچ کنترلی بر آن ندارند. علاوه‌بر این، کابل‌های فیبر نوری که اغلب در محیط‌های شهری پر سر و صدا قرار گرفته، تمایز بین فعالیت زلزله و سایر منابع را به روشی که لرزه‌نگارهای سنتی انجام می‌دهند، دشوار می‌کند.
چالش دیگر این است که اندازه‌گیری‌های DAS تنها به کرنش در محور فیبر حساس است، در حالی که لرزه‌نگار‌ها حرکت سه‌بعدی زمین را اندازه‌گیری می‌کنند.این امر باعث می‌شود کابل‌های فیبر نوری سطحی نسبت به امواج S کندتر (که فقط از طریق مواد جامد عبور می‌کند و دومین امواجی است که درهنگام زلزله وارد می‌شود)،حساس‌تر باشد و نسبت به امواجPسریع‌تر(که در مایعات و جامدات حرکت می‌کنند)، حساسیت کمتری داشته باشد. به این معنی که زمین‌لرزه‌ها و مکان‌یابی آنها را سخت‌تر شناسایی می‌کند.
یک راه‌حل، ترکیب اطلاعات لرزه‌نگارهای سنتی با اطلاعات کابل‌های فیبر نوری برای تشخیص زلزله است؛ اما این کار به دلیل حساسیت‌های ابزارها و واحدهای اندازه‌گیری متفاوت، آسان نیست.
مسأله دیگر این است که تبدیل یک کابل فیبر نوری به هزاران حسگر، داده‌های زیادی تولید می‌کند. پردازش این داده‌ها در زمان واقعی برای پایش زلزله ضروری است؛ بنابراین الگوریتم‌های پردازش داده کارآمد، مورد نیاز است. الگوریتم جدید با گرفتن انرژی مشاهده شده در گیرنده‌ها یا کانال‌های کابل فیبر نوری یا لرزه‌سنج‌ها، و انتقال آن انرژی در فضا و زمان برای یافتن یک اوج منسجم در انرژی مربوط به یک زلزله احتمالی کار می‌کند.
دکتر هادسون گفت: «یکی از نقاط قوت این رویکرد مبتنی بر فیزیک این است که حتی در محیط‌های پر سر و صدا نیز به‌خوبی کار می‌کند، زیرا نویز معمولا نسبت به سیگنال زلزله، کمتر منسجم است.»
او افزود: «اگرچه ادعا نمی‌کنیم که مشکل حجم داده‌های عظیم را به طور کامل حل کرده‌ایم اما راه‌های عمل‌گرایانه برای مقابله با این موضوع ارائه می‌کنیم و الگوریتم ما در زمان واقعی برای مجموعه داده‌های آزمایش شده، اجرا می‌شود.
این روش به صورت «منبع‌باز» ارائه شده تا جامعه لرزه‌شناسی گسترده‌تری بتواند از یافته‌های آن بهره‌مند شود.
