Seismische monitoring van gletsjers is essentieel om ons inzicht in hun ontwikkeling te verbeteren en risico's te voorspellen. SNSF-hoogleraar Fabian Walter heeft een nieuwe monitoringtool bedacht in de vorm van optische vezels. De vezels zijn in staat hele gletsjers in de gaten te houden.

Gletsjers zijn constant in beweging en hebben daarom monitoring nodig. Satellietbeelden geven aanwijzingen voor hun ontwikkeling. Door van binnenuit naar gletsjers te luisteren, seismologie stelt wetenschappers in staat hun bewegingen nauwkeuriger te begrijpen. Echter, omdat seismometers moeilijk te installeren zijn in glaciale gebieden, seismische monitoring dekking van gletsjers is fragmentarisch. In een recente studie, Fabian Walter, SNSF-hoogleraar aan de ETH Zürich, aangetoond dat het ook mogelijk is om gletsjers te volgen met optische vezels. Niet alleen zijn de vezels gemakkelijker te installeren dan seismometers, ze bieden ook meer meetpunten. Ze vertegenwoordigen dus een manier om de dekking van seismische monitoring uit te breiden in moeilijk toegankelijke gebieden.

Elke twee meter een meetpunt

De studie, waarvan de resultaten onlangs in het tijdschrift zijn gepubliceerd Natuurcommunicatie , vond plaats op een hoogte van 2, 500 meter op de Rhonegletsjer in het uiterste noordoosten van het kanton Wallis. Gedurende vijf dagen in maart 2019, twee teams onder leiding van Fabian Walter en Andreas Fichtner, een specialist in seismologie en golffysica aan de ETH Zürich, registreerde micro-aardbevingen met behulp van een glasvezelkabel van 1 kilometer die een paar centimeter binnen de sneeuwbedekking op het gletsjeroppervlak was geïnstalleerd. Gedistribueerde akoestische detectie werd gebruikt om verstoringen in het optische signaal - het resultaat van seismische gebeurtenissen in de gletsjer - vast te leggen met regelmatige tussenpozen van enkele meters langs de kabel. De opnames werden omgezet in seismogrammen.

In zijn studeerkamer Fabian Walter meldt dat het hebben van een veel groter aantal sensoren in hetzelfde bewakingsgebied - 500 meetpunten fungeerden als sensoren langs de kabel van 1 kilometer - betekende dat de verkregen gegevens meer informatie bevatten dan die van seismometers. met name wat betreft het lokaliseren van steenslag en ijsbevingen. Bovendien, de kabel leverde een beter begrip op van de schokkerige stick-slip bewegingen waarmee de gletsjer beweegt. Er werden nieuwe soorten seismische golven geïdentificeerd, iets dat voorheen niet mogelijk was met seismometers. Dit soort schokkerige bewegingen was al bekend in de ijskappen van Groenland en Antarctica, maar dit was de eerste keer dat hun bestaan ​​rigoureus werd geverifieerd in de Alpen.

Wat gebeurt er in het ijs?

In bepaalde omgevingen worden al optische vezels gebruikt om aardbevingen te monitoren; maar ijsbevingspecialist Fabian Walter is een van de eerste wetenschappers die met deze technologie op gletsjers werkt. "Er zijn al andere teams bezig met het onderwerp - in Alaska, bijvoorbeeld, omdat glasvezeltechnologie voordelen biedt in dit soort uitdagende omgevingen, " legt de onderzoeker uit, die zijn onderzoek uitvoerde in samenwerking met de Zwitserse seismologische dienst aan de ETH Zürich. "Terwijl het vaak enkele uren duurt om een ​​seismologisch station te installeren dat slechts een klein deel van een gletsjer kan bestrijken, het enige wat we nu nog moeten doen is de kabel leggen en we hebben honderden sensoren. In theorie, de technologie stelt ons in staat om hele gletsjers te bedekken en te monitoren."

Door seismische snelheden te meten, de glasvezelkabel levert ook aanvullende informatie op, zoals details van de samenstelling van het ijs. Het stelt wetenschappers ook in staat om ijsvervormingssnelheden te meten en het proces te begrijpen waarmee spleten worden gevormd.

Andere toepassingen moeten buiten de gletsjerzones nog worden getest. Optische vezels zijn al beschikbaar langs wegen en spoorwegen, en in de buurt van bepaalde infrastructuurinstallaties. Donkere vezels - met andere woorden, optische vezels die zijn geïnstalleerd maar niet operationeel zijn, kunnen worden gebruikt om seismische gebeurtenissen te bewaken en schade te voorkomen.