Cabos de fibra ótica subterrâneos, como aqueles que conectam o mundo por telefone e serviço de internet, possuem potencial inexplorado para monitorar clima severo, de acordo com cientistas da Penn State.

Os pesquisadores transformaram quilômetros de cabos sob o campus do University Park em milhares de sensores virtuais capazes de detectar pequenos eventos sísmicos causados ​​por trovões ecoando do céu durante uma tempestade em abril.

"O clima severo tem fortes interações com o solo, mas não tivemos a capacidade de estudar o acoplamento entre a atmosfera e a Terra sólida, "disse Tieyuan Zhu, professor assistente de geofísica na Penn State e autor principal do estudo. "Com esta nova tecnologia, podemos utilizar as redes de fibra óptica existentes para ver claramente como a energia da tempestade passou pelo campus. "

As evidências, publicado hoje (11 de dezembro) no Journal of Geophysical Research:Atmospheres , marca a primeira vez que cientistas registraram eventos sísmicos induzidos por trovões, ou trovões, usando o tipo de rede de fibra óptica enterrada na maioria das grandes cidades dos Estados Unidos, disseram os cientistas.

"A capacidade de usar cabos de fibra ótica para detectar a origem do trovão fornece mais uma maneira de rastrear tempestades e ajuda com segurança pública e resposta a emergências, especialmente em áreas urbanas, "disse David Stensrud, chefe do Departamento de Meteorologia e Ciências Atmosféricas da Penn State e co-autor do estudo. "Cada nova fonte de dados ajuda a melhorar nossa capacidade de rastreamento de tempestades."

Usando tecnologia recente chamada array de sensor acústico distribuído (DAS), os cientistas descobriram que podiam rastrear a direção da tempestade com base na intensidade dos eventos do trovão, e que suas descobertas correspondiam à localização do relâmpago registrada pela Rede Nacional de Detecção de Raios dos EUA.

A matriz DAS envia um laser para baixo em uma das fibras de vidro finas contidas dentro dos cabos e pode detectar pequenas mudanças causadas por uma pressão tão leve quanto um caminhar humano, disseram os cientistas. A matriz faz medições a cada dois metros e meio, o que significa que os vários quilômetros de cabo contínuo sob o campus do University Park atuam como uma rede de 2, 000 sensores.

"Se houver alguma mudança na energia externa no solo acima, até passos de caminhada, você terá uma mudança muito pequena que vai esticar ou comprimir a fibra, "Zhu disse." O laser é muito sensível e pode detectar essas pequenas mudanças. "

Durante tempestades, trovão cria pressão acústica milhas acima da Terra que viaja para baixo, atinge o solo e se espalha como ondas em um lago. Os humanos não podem ouvir ou sentir esses trovões, mas os movimentos leves são captados pelos cabos de fibra ótica, disseram os cientistas.

A matriz pode fornecer novas informações importantes sobre o interior da Terra. Porque há tão poucos terremotos na Costa Leste, cientistas não têm dados locais sobre terremotos que possam ajudar a criar imagens da crosta e do manto da Terra, disseram os pesquisadores.

O método tem potencial para ser usado de forma mais ampla para outros perigos naturais, como terremotos, furacões e inundações, como redes de cabos de fibra óptica preexistentes existem em áreas urbanas em todo o país, de acordo com os cientistas.

"Esta pesquisa é um exemplo de como pegar uma tecnologia existente e usá-la para servir a outro propósito, "Stensrud disse." Ter tecnologias multifuncionais maximiza os benefícios para a sociedade. "