Detecção de terremotos usando cabos submarinos

Um relatório das Nações Unidas de 2015 estimou que todos os anos, uma média de 60.000 pessoas e US$ 4 bilhões em ativos estão expostos à ameaça global de tsunami, que pode ser desencadeada por certos tipos de terremotos submarinos ou erupções vulcânicas. Por várias décadas, vários países implementaram sistemas especializados de alerta de tsunami, como boias flutuantes, para complementar os detectores sísmicos terrestres.

As ondas sísmicas se propagam 20 a 30 vezes mais rápido através da crosta terrestre do que uma onda de tsunami, por isso, se elas puderem ser detectadas e localizadas, deve ser possível determinar quais áreas costeiras estão em risco e enviar alertas preventivos. Por isso, é preciso ter detectores no maior número possível de locais, porque a cada 200 km de distância entre o epicentro do terremoto e o ponto de detecção, há um atraso adicional de um minuto até um possível alerta.

É aqui que os cabos de comunicação submarinos podem desempenhar um importante papel. Por esta razão, estão em andamento iniciativas da Joint Task Force, Science Monitoring e Reliable Telecommunications (JTF SMART) para promover a inclusão de sensores específicos de detecção sísmica e monitoramento ambiental na próxima geração de repetidores de cabos submarinos. Mas os novos cabos são instalados a uma taxa relativamente baixa de talvez 20 a 30 por ano. Em contraste, existem centenas de cabos submarinos de longa distância existentes implementados em todo o mundo – algo pode ser feito retroativamente com esses cabos para transformá-los em detectores sísmicos?

Como o diagrama acima mostra, os eventos sísmicos causam efeitos mensuráveis no estado de polarização (SOP) para um determinado comprimento de onda de dados no cabo. Os transponders modernos são especificamente projetados para eliminar esse "ruído de fundo", mas também poderiam ser programados para identificar distúrbios inesperados do SOP. Além disso, os cabos submarinos podem ter muitos milhares de quilômetros de comprimento, então como podemos determinar onde, ao longo do comprimento do cabo, o efeito sísmico é sentido mais fortemente?

A cada 50 a 100 km ao longo de um cabo submarino, há amplificadores ópticos, que geralmente são configurados com um dispositivo de filtro passivo chamado Bragg Grating que reflete cerca de 1% de um comprimento de onda específico – geralmente 1561 nm. Ao adicionar um transponder de medição nas extremidades do cabo que opera neste comprimento de onda, é possível isolar onde o efeito sísmico é sentido mais fortemente na granularidade do espaçamento do amplificador – a parte inferior esquerda do diagrama mostra a cabeça dos picos de "onda" no Amplificador 104. Para que este sistema ofereça o maior benefício, as respostas do maior número possível de cabos poderiam ser correlacionadas para permitir a triangulação do epicentro e, assim, fornecer dados para avisos antecipados.

O trabalho nesta nova e empolgante abordagem está em andamento, com o Google desempenhando um papel específico ao oferecer seus cabos como bancos de teste e ao desenvolver software de análise de sinais de código aberto. Líder em infraestrutura de transmissão óptica submarina, a Infinera é uma colaboradora ativa nessa área. Na OFC 2022, a Infinera e o Google apresentaram os resultados do trabalho realizado no sistema de cabos Curie no Oceano Pacífico, com trabalho adicional em detecção sísmica em desenvolvimento.

. Por: Geoff Bennett: Diretor, Soluções e Tecnologia da Infinera Corporation.

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