Internet-Glasfaserkabel registrieren Erdbeben

Grafik von Radar-Messungen (oben) und jenen an unterirdischen Glasfaserkabeln (Bild: Nayan Gurung)

Zürich/Birmensdorf (pte021/22.10.2024/13:50) - Forscher der ETH Zürich ( https://www.ethz.ch ) und die Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft ( https://www.wsl.ch ) (WSL) wollen die bestehenden Internet-Glasfaserkabel großflächige zur Überwachung von Erdbeben, Lawinen oder Felsbewegungen nutzen.

Verräterische Schockwellen

Konkret geht es um die Erfassung von Schockwellen an den unterirdischen Glasfaserkabeln. So führen Bodenwellen zu extrem kleinen Dehnungen und Stauchungen in den optischen Fasern. Das sogenannte "Distributed Acoustic Sensing" misst diese Verformungen in Echtzeit und bestimmt sogar ihren Ursprung in der Faser auf einige Meter genau. Da Glasfasern oft viele Kilometer lang sind, lassen sich Naturgefahren aus der Distanz einfach feststellen.

Die Experten nutzen hierfür eine "Dark Fiber", also eine ungenutzte Faser in einem Telekom-Kabel. Daran schließen sie ein Gerät an, den Interrogator, das Laserimpulse durch die Dark Fiber sendet. Verformt diese sich irgendwo minimal, kommen die Impulse verändert zurück. Die Methode lässt sich überall dort einsetzen, wo Glasfaserkabel für die Kommunikation im Boden stecken, beispielsweise entlang von Bahnlinien.

Herausfiltern bleibt Challenge

Eine Herausforderung für die Forscher ist, aus den zahllosen anderen Erschütterungen durch Züge, Verkehr oder Flüsse die gesuchten Signale herauszufiltern. Dazu hat WSL-Doktorandin Jiahui Kang mithilfe Künstlicher Intelligenz einen Algorithmus entwickelt, der die Signale automatisch erkennt. Er konnte 95 Prozent der Felsbewegungen korrekt identifizieren. Details zum Projekt berichten die Forscher im Fachjournal "Geophysical Research Letters".

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