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Con un nuovo algoritmo potremmo rilevare prima i terremoti grazie alla rete internet

(4 Febbraio 2025)

Roma – la rilevazione precoce dei terremoti potrebbe essere notevolmente migliorata sfruttando la rete Internet mondiale con un nuovo algoritmo rivoluzionario. Grazie ai recenti progressi tecnologici, i cavi in ​​fibra ottica utilizzati per la televisione via cavo, i sistemi telefonici e la matrice web globale hanno ora il potenziale per aiutare a misurare i rimbombi sismici, ma sfruttare questa innovazione si è rivelato problematico. Un nuovo articolo pubblicato oggi sul Geophysical Journal International cerca di affrontare queste sfide adattando un semplice algoritmo basato sulla fisica per includere dati in fibra ottica, che possono poi essere utilizzati insieme alle misurazioni tradizionali dei sismografi. Questa “entusiasmante” innovazione non solo potrebbe essere integrata nei sistemi di allerta precoce sui terremoti già esistenti, ma potrebbe anche aiutare a rilevare l’attività sismica associata a eruzioni vulcaniche, trivellazioni geotermiche e terremoti sui ghiacciai. “La capacità di trasformare i cavi in ​​fibra ottica in migliaia di sensori sismici ha ispirato molti approcci all’uso della fibra per il rilevamento dei terremoti. Tuttavia, il rilevamento dei terremoti in fibra ottica non è una sfida facile da risolvere”, ha affermato il ricercatore capo Dr. Thomas Hudson, ricercatore senior presso l’ETH di Zurigo.

Il sito di ricerca Gornergletscher nelle Alpi svizzere. A sinistra il ghiacciaio e a destra il loro campo di ricerca, dove l’interrogatore in fibra ottica era alloggiato in una tenda.Credito: Dr Thomas Hudson

“Qui, ci affidiamo alla combinazione dei vantaggi di migliaia di sensori con un semplice approccio basato sulla fisica per rilevare i terremoti utilizzando qualsiasi cavo in fibra ottica, ovunque. “La cosa entusiasmante è che il nostro metodo riesce a combinare misurazioni in fibra ottica e misurazioni effettuate con sismometri tradizionali, consentendo di includere il rilevamento in fibra ottica negli attuali sistemi di allerta precoce per i terremoti”. Il rilevamento acustico distribuito (DAS) è una tecnologia nascente che utilizza cavi in ​​fibra ottica per rilevare segnali acustici e vibrazioni. Può essere utilizzato per monitorare una varietà di cose, tra cui condotte, ferrovie o il sottosuolo. Ha quindi il potenziale per trasformare le reti in fibra ottica, che trasportano dati a velocità elevatissima, in misurazioni dell’attività sismica che possono essere utilizzate per rilevare i terremoti. Ciò è allettante perché le reti in fibra ottica sono onnipresenti nelle aree popolate e attraversano persino gli oceani, offrendo la possibilità di reti di monitoraggio sismico molto più dettagliate ed efficaci di quelle attualmente esistenti. Tuttavia, trasformare questo potenziale in realtà è un’impresa molto più complicata. Le geometrie delle reti in fibra ottica nel mondo reale sono spesso complesse e i sismologi non hanno alcun controllo sulla geometria. Oltre a ciò, i cavi in ​​fibra ottica sono spesso posizionati in ambienti urbani rumorosi, rendendo difficile distinguere tra attività sismica e altre fonti nel modo in cui lo fanno i sismometri tradizionali. Un’altra sfida è che le misurazioni DAS sono sensibili solo alla deformazione nell’asse della fibra, mentre i sismometri misurano il movimento del terreno in 3D. Ciò rende i cavi in ​​fibra ottica di superficie molto più sensibili alle onde S più lente (che viaggiano solo attraverso i solidi e sono le seconde onde ad arrivare durante un terremoto) rispetto alle onde P più veloci (che viaggiano attraverso liquidi e solidi), il che significa che è più difficile rilevare i terremoti e localizzarli. Una soluzione potrebbe essere quella di combinare le informazioni provenienti sia dai sismometri tradizionali sia dai cavi in ​​fibra ottica per rilevare i terremoti, ma ciò non è semplice a causa delle diverse sensibilità degli strumenti e delle diverse unità di misura. L’altro problema è che trasformare un cavo in fibra ottica in migliaia di sensori genera molti dati. L’elaborazione di questi dati in tempo reale è essenziale per il monitoraggio dei terremoti, quindi sono necessari algoritmi di elaborazione dati efficienti. Il nuovo algoritmo funziona prendendo l’energia osservata nei ricevitori (canali in fibra ottica e/o sismometri) e facendola migrare indietro nello spazio e nel tempo per trovare un picco coerente di energia corrispondente a un potenziale terremoto. Si è scoperto che questo approccio è efficace anche nel rilevare terremoti presso vulcani in eruzione, fori geotermici e terremoti nei ghiacciai. “Uno dei punti di forza di questo approccio basato sulla fisica è che funziona bene anche in ambienti rumorosi, poiché il rumore è generalmente meno coerente del segnale di un terremoto”, ha affermato il dott. Hudson. “Può anche essere applicato immediatamente a qualsiasi rete in fibra.” Ha aggiunto: “Sebbene non affermiamo di aver risolto completamente il problema dell’elevato volume di dati, proponiamo soluzioni pratiche per affrontarlo e il nostro algoritmo viene eseguito in tempo reale per i set di dati testati. “Il metodo è fornito in modalità open source, in modo che l’intera comunità sismologica possa trarne immediato vantaggio.”(30Science.com)

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