Transatlantische communicatiekabel vervult dubbele functie
Metingen van temperatuur en druk onder water verbeteren ons begrip van oceaanstromingen en klimaatveranderingen. Het monitoren van veranderingen in watertemperatuur en druk op de zeebodem kan helpen om beter inzicht te krijgen in oceanische circulatie en natuurlijke gevaren zoals tsunami’s. In de afgelopen jaren zijn wetenschappers begonnen met het verzamelen van onderwatermetingen via een bestaand infrastructuurnetwerk dat miljoenen kilometers rond de planeet strekt: de onderzeese glasvezelkabels die ons voorzien van diensten zoals internet en telefonie.
Glasvezelkabels als sensoren. Zonder inbreuk te maken op hun oorspronkelijke functie, kunnen deze kabels worden gebruikt als sensoren om kleine variaties in de lichtsignalen die erdoorheen lopen te meten. Dit stelt wetenschappers in staat om meer te leren over de zee. Meichen Liu en zijn collega’s hebben recentelijk een nieuw instrument ontwikkeld, bestaande uit een ontvanger en een microgolfintensiteitsmodulator geplaatst bij een kuststation, dat deze aanpak vergemakkelijkt. Hun werk is gepubliceerd in Geophysical Research Letters.
Technologie van de transcontinentale kabels. Transcontinentale glasvezelkabels zijn verdeeld in subsections door herhalers, instrumenten die elke 50 tot 100 kilometer zijn geplaatst en de lichtsignalen versterken zodat deze sterk blijven op hun reis naar de bestemming. Bij elke herhaler reflecteert een instrument genaamd een fiber Bragg-grating een klein beetje licht terug naar de vorige herhaler om de integriteit van de kabel te monitoren.
Veranderingen in lichtreizen analyseren. Door deze reflecties te observeren en te timen, meet het nieuwe instrument de veranderingen in de tijd die het licht nodig heeft om tussen herhalers te reizen. Deze veranderingen geven informatie over hoe het omringende water de vorm van de kabel verandert. De onderzoekers gebruikten deze informatie om eigenschappen zoals dagelijkse en wekelijkse watertemperatuur en getijdenpatronen af te leiden.
Kosteneffectieve benadering van gedistribueerde sensoring. Het meeste eerdere werk dat gebruik maakte van telecommunicatiekabels voor sensorische inspanningen beschouwde de gehele kabel als één enkele sensor, en werk dat ze voor gedistribueerde sensoring gebruikte, vereiste ultrastabiele lasers. Dit instrument stelde het team in staat om gedistribueerde sensoring toe te passen met meer kosteneffectieve niet-gestabiliseerde lasers.
Onderzoeksteam en experimenten. Het onderzoeksteam bestond uit geofysici, elektronica-ingenieurs en kabeltechnici. Ze testten het instrument gedurende 77 dagen in de zomer van 2024 op EllaLink, een operationele kabel met 82 subsections die loopt tussen Portugal en Brazilië. Terwijl de temperaturen en getijden stegen en daalden, rekte de transatlantische kabel zich uit en contracteerde deze, wat meetbare veranderingen in het licht binnenin opleverde.
