用光纤传感器跟踪海冰

研究人员表示，这一部署展示了一种监测冰盖形成的新方法，因为冰盖覆盖在经济、文化和生物方面具有重要意义美国地震学会年会．

桑迪亚国家实验室的迈克尔·贝克在一份声明中说:“在全球范围内，海冰波动的年度增减是确定北极整体健康状况的一个很好的指标。”

分布式声波传感(DAS)利用长光纤的内部缺陷作为数千个地震传感器。位于光纤一端的询问器沿电缆发送激光脉冲，这些脉冲被光纤缺陷反射并反射回仪器。当纤维受到干扰时，研究人员可以检查反射脉冲时间的变化，以更多地了解所产生的地震波。

在波弗特海，贝克和他的同事们正在研究如何使用DAS技术来监测北极的地震声信号，包括海冰的形成和破裂，以及鲸鱼的歌声。

CODAS部署使用了Quintillion公司现有的位于海底的电信未使用光纤。在部署过程中，贝克和同事们使用DAS信号观察了从开放水域到冰封状态的变化，观察了海冰形成锋在8小时内向大海传播了20公里。

贝克说:“有了DAS，我们能够在大约40公里的水域内提供更最新、更准确的海冰状况信息，而使用卫星图像可以在几天后获得几平方公里的分辨率。”

贝克说，开放水域的信号往往比冰封的信号噪音大得多。风可以搅动开阔的水面，产生许多小波浪，产生水声噪声。“当你在上面放一层厚厚的海冰时，它就会将水柱与风隔离开来，所以你就不能很好地产生风浪。”

贝克补充说，这些冰产生了“奇异的浮动板块波模式，大多数地震学家都不需要处理，但它们在DAS上表现得非常好。”

他说，这些板块波的传播速度在很大程度上取决于冰的厚度，因此有了更多的数据，研究人员希望他们也可以使用DAS来监测海冰厚度的波动。

根据研究小组的说法，海冰的时间和范围影响着海豹的繁殖和北极熊的捕猎，这对该地区的人们具有文化和商业意义。快速监测海冰形成的能力对商业航道运营也很重要。

海冰也是抵御气候变化影响的重要缓冲。贝克说:“海冰的寿命和厚度让我们了解到，每年气候变化对任何特定地区的影响有多大。”“随着永久冻土融化，北冰洋风暴的强度和频率增加，我们预计会有更多的海岸侵蚀。”

在今年又部署了四次DAS之后，Baker说他和他的同事们想要跟进一个分布式温度传感项目，以更仔细地观察海底永久冻土层。“我们想看看我们是否能评估永久冻土的稳定性，以及随着永久冻土融化，如果有甲烷释放的话，会发生多少。”