光纖電纜遍布各大洲的海岸線，縱橫交錯(cuò)地穿過(guò)海洋，承載著作為現(xiàn)代世界通信支柱的信號(hào)。雖然他們的主要工作是電信，但研究人員一直在探索如何使用這個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)來(lái)竊聽(tīng)從風(fēng)暴到地震再到鯨魚(yú)的一切。

(相關(guān)資料圖)

現(xiàn)在，研究人員在挪威北極斯瓦爾巴群島附近使用兩條幾乎平行的光纖通信電纜，已經(jīng)能夠估計(jì)八頭長(zhǎng)須鯨沿著電纜的一部分的位置和軌跡——持續(xù)了五個(gè)小時(shí)。

挪威科技大學(xué) (NTNU) 地球物理預(yù)報(bào)中心負(fù)責(zé)人 Martin Landr?表示：“這項(xiàng)工作展示了我們?nèi)绾文軌蛞?相對(duì)較低的基礎(chǔ)設(shè)施投資在 1800 平方公里的區(qū)域內(nèi)同時(shí)定位和跟蹤這些鯨魚(yú)。” ) 和完成這項(xiàng)工作的團(tuán)隊(duì)成員之一。

將光纖電纜改造成水聽(tīng)器

研究人員用于這項(xiàng)工作的系統(tǒng)稱為分布式聲學(xué)傳感或 DAS。DAS 使用一種稱為詢問(wèn)器的儀器將激光脈沖發(fā)送到光纖系統(tǒng)并記錄返回的光脈沖，實(shí)質(zhì)上將電纜變成一系列水聽(tīng)器。

Landr? 和他的同事 于 2020 年 6 月 Covid-19 大流行最嚴(yán)重的時(shí)候，首先開(kāi)始探索 DAS 記錄斯瓦爾巴特群島附近海域水下振動(dòng)和聲音的能力。當(dāng)時(shí)，他們收集了 40 天的錄音和大約 250 TB 的數(shù)據(jù)。從這些數(shù)據(jù)中，研究人員能夠識(shí)別出 800 多首鯨魚(yú)歌曲和叫聲。

研究人員在這項(xiàng)早期工作的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了他們識(shí)別不同鯨魚(yú)物種的能力，并通過(guò)斯瓦爾巴特群島的光纖電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

對(duì)于發(fā)表在《海洋科學(xué)前沿》上的這項(xiàng)最新成果 ，研究人員可以使用兩條近乎平行的 250 公里長(zhǎng)的光纖電纜，它們從斯瓦爾巴特群島的主要定居點(diǎn)朗伊爾城延伸到西北部的研究前哨新奧勒松. 成對(duì)電纜使研究人員能夠在大約 1800 公里2的區(qū)域內(nèi)以大約 100 米的精度定位鯨魚(yú)。

“這表明這兩條光纜是監(jiān)測(cè)北極鯨魚(yú)的一種非常有效的手段，”蘭德羅說(shuō)。

融化的北極

作為北極高地的挪威領(lǐng)地，斯瓦爾巴特群島為蘭德勒和其他研究人員提供了一個(gè)重要的基地來(lái)研究這個(gè)不斷變化的生態(tài)系統(tǒng)。

最近的研究預(yù)測(cè)， 北極最早可能在 2035 年的夏季完全不結(jié)冰，這可能會(huì)增加全球各地的航運(yùn)和游輪交通。

舉一個(gè)小例子，據(jù)Visit Svalbard稱，到 2023 年，多達(dá) 35 艘游輪和其他小型探險(xiǎn)船預(yù)計(jì)將運(yùn)送多達(dá) 75,000 人前往朗伊爾城及周邊地區(qū) 。

可以降低船舶撞擊風(fēng)險(xiǎn)

鯨魚(yú)已經(jīng)在改變它們使用北極和南極作為覓食地的方式，一些研究表明長(zhǎng)須鯨已經(jīng)開(kāi)始全年都在北極地區(qū)度過(guò)。這意味著這些地區(qū)的船舶交通量增加也會(huì)增加船舶撞擊的可能性。研究人員說(shuō)，使用現(xiàn)有的光纖電纜網(wǎng)絡(luò)和 DAS 可以幫助減少這種可能性。

研究人員寫道：“這里展示的能力確立了近實(shí)時(shí)鯨魚(yú)追蹤能力的潛力，這種能力可以應(yīng)用于世界上任何有鯨魚(yú)和光纖電纜的地方。” “結(jié)合船舶檢測(cè)，使用類似的方法......可以開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)防撞系統(tǒng)以減少船舶撞擊。”

這一發(fā)展正值 NORDUnet、北歐研究與創(chuàng)新門戶和 北歐 NREN 開(kāi)始多項(xiàng)舉措，以調(diào)查和規(guī)劃歐洲、亞洲和北美之間的第一個(gè)海底光纖電纜系統(tǒng)，以確保更短的穿過(guò)北冰洋的路線。這項(xiàng)工作稱為 Polar Connect。

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