Unterseeische Glasfaserkabel zur Erfassung seismischer Ereignisse

Messung von Bodenvibrationen durch Abfrage von Unterwasser-Glasfasern auf Vulkaninseln. Das Unterseekabel wird zu einem Sensor, der die durch vulkanische Aktivitäten erzeugten Signale erfasst.
Rosalba Napoli, INGV

Unterseeische Glasfaserkabel von Telecom Italia erstmals in Italien zur Erfassung seismischer Ereignisse eingesetzt.

Die Glasfaserverbindung zwischen der Insel Vulcano und Milazzo auf Sizilien hat es dem italienischen Nationalen Institut für Geophysik und Vulkanologie (INGV) und dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam ermöglicht, die seismische Aktivität vulkanischer Ereignisse in Echtzeit zu überwachen.

Die Unterwasser-Glasfaserkabel der Telecom Italia (TIM) können von Forschung und Wissenschaft zur Überwachung seismischer Ereignisse im Zusammenhang mit aktivem Vulkanismus genutzt werden. Das haben Untersuchungen des italienischen Nationalen Instituts für Geophysik und Vulkanologie (INGV) und des Deutschen GeoForschungsZentrums Potsdam (GFZ) gezeigt.

Das in Italien einzigartige Experiment wurde etwa einen Monat lang in sizilianischen Gewässern durchgeführt. Hierfür wurde die unterseeische Glasfaserverbindung zwischen dem Kraftwerk TIM Vulcano auf der gleichnamigen Liparischen Insel und Milazzo im Nordosten Siziliens genutzt, die sich über rund 50 Kilometer am Meeresgrund erstreckt.
Dabei wurden die Glasfasern als seismische Sensoren eingesetzt. Sie ermöglichten eine Aufzeichnung von Signalen mit hoher räumlicher Auflösung von etwa vier Metern und hoher zeitlicher Auflösung von etwa einem Kilohertz.

Das im Kraftwerk installierte DAS-Gerät (Distributed Acoustic Sensing) sendet Lichtimpulse in die Faser und zeichnet das zurückgestreute Signal auf. Aus der Analyse dieses durch Dehnungsschwankungen verzerrten Signals lässt sich die Bewegung der Erde aus der Ferne via Internet ableiten.

Während des Experiments wurden kontinuierlich rund zwanzig Terabyte an Daten erfasst, die nun von den Forschenden ausgewertet werden. Sie wollen die Prozesse verstehen, die für das Wiedererwachen der vulkanischen Aktivität auf der Insel verantwortlich sind. Schon bei den ersten Analysen zeigte sich, dass die neue Technologie eine hervorragende Genauigkeit und Empfindlichkeit der seismischen Signale aufweist. Das erlaubt es, die durch anthropogene und natürliche Quellen verursachten dynamischen Dehnungsschwankungen im Kabel zu beobachten, wobei die durch lokale seismische Ereignisse verursachten Dehnungsschwankungen deutlich zu erkennen sind.

Diese wichtige Initiative ebnet den Weg für mögliche Anwendungsbereiche, in denen die Glasfaser-, Land- und Unterwasserinfrastrukturen der TIM-Gruppe dank des Fachwissens führender internationaler Forschungseinrichtungen wie dem Nationalen Institut für Geophysik und Vulkanologie und dem Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam im wissenschaftlichen Bereich für die Entwicklung von Sensorlösungen der nächsten Generation genutzt werden können.

Abbildungen:
Abb. 1:
BU_de: Beispiel für die Installation eines DAS-Geräts (Distributed Acoustic Sensing) zur Messung von Bodenvibrationen durch Abfrage von Unterwasser-Glasfasern auf Vulkaninseln. Das Unterseekabel wird zu einem Sensor, der die durch vulkanische Aktivitäten erzeugten Signale erfasst. (Rosalba Napoli, INGV)
Link: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/22/20220426_DAS-Installation_Rosalba-Napo…

Abb. 2:
BU_de: Trasse des Unterwasser-Glasfaserkabels, das Milazzo im Nordosten Siziliens mit der Insel Vulcano verbindet. (Gilda Currenti (INGV) und Philippe Jousset (GFZ) auf Basis von: GoogleMaps, (c) 2022 Data SIO, NOAA, U.S. Navy, NGA, GEBCO,Google,Bilder (c) 2022 TerraMetrics,Kartendaten (c) 2022)
Link: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/22/20220426_Trasse-Glasfaserkabel_Gilda-C…

Abb. 3:
BU_de: Beispiel eines seismischen Signals, das von der DAS während des Vulcano-Experiments aufgezeichnet wurde. (Philippe Jousset (GFZ) und Gilda Currenti (INGV))
Link: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/22/20220426_Seismisches-Signal_Philippe-J…

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Philippe Jousset
Wissenschaftler in Sektion 2.2 Geophysikalische Abbildung des Untergrunds
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-1299
E-Mail: philippe.jousset@gfz-potsdam.de

http://www.gfz-potsdam.de/

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