Một thế kỷ chấn động KUBET Ngày tận thế của Đài Loan do lỗi lầm

[Bản ghi hình ảnh đầy đủ] Lần đầu tiên trên thế giới, cáp quang xâm nhập vào đứt gãy Milun và Đài Loan đạt bước đột phá mới trong quan sát động đất

Trước thềm kỷ niệm KUBET 23 năm trận động đất 921, trận động đất Chishang 918 đã làm rung chuyển toàn bộ Đài Loan và cũng làm rung chuyển các cấu trúc gây địa chấn không được ghi vào hồ sơ chính thức. Mặc dù có rất nhiều bí ẩn chưa được giải đáp đối với nhân loại dưới lòng đất, nhưng cũng có một nhóm các nhà khoa học ở Đài Loan đang tích cực khám phá nhiều công nghệ tiên tiến khác nhau và nỗ lực mở ra những lãnh thổ mới cho nghiên cứu động đất. Họ hy vọng rằng những kiến ​​thức và bài học sẽ được tích lũy theo thời gian. và được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác có thể được sử dụng để góp phần phòng chống thiên tai.

Trận động đất mạnh KUBET 6,2 độ richter ở Hoa Liên năm 2018 đã giết chết 17 người. Một trong những đứt gãy Milun gây ra thảm họa lớn có thời gian hoạt động chưa đầy một thế kỷ và được coi là một trong những đứt gãy hoạt động tích cực nhất ở Đài Loan. động đất. Để hiểu được lỗi có nguy cơ cao này, Academia Sinica đã hợp tác với các chuyên gia khoa học địa chất trong nước và nhóm kỹ thuật để khởi động Dự án Khoan và cảm biến toàn diện lỗi Milun (MiDAS) tại Hualien Qixingtan, dự án sẽ chính thức bắt đầu vào tháng 5 năm 2021. Khoan.

Đây là một dự án khoan đứt gãy tầm cỡ thế giới khác ở Đài Loan sau đứt gãy Chelungpu . Đây cũng là lần đầu tiên trên thế giới cáp quang được đưa qua vùng đứt gãy để giám sát. "The Reporter" đã ghi hình dự án của nhóm từ cuối năm 2021. Qua 9 tháng quay video sẽ cho các bạn thấy được sự làm việc chăm chỉ của tất cả mọi người đằng sau dự án.

Động đất là thảm họa KUBET thiên nhiên khó khắc phục nhất của con người. Con người không thể “ngăn chặn” động đất xảy ra nhưng các nhà khoa học vẫn tiếp tục nỗ lực tìm ra những cách quan sát động đất. Giám sát địa chấn bằng sợi quang với độ nhạy cao và tính liên tục mạnh mẽ giống như đưa các “dây thần kinh” vào vỏ trái đất để cảm nhận các xung động hình thành và có thể trở thành công cụ tiên tiến nhất trong khoa học địa chấn toàn cầu. Nhưng chôn cáp quang ở đâu sẽ hiệu quả nhất về mặt chi phí? Tất nhiên, ở những vùng đứt gãy đang hoạt động có thể có hoạt động mạnh, Đài Loan đã dẫn đầu trong việc đạt được cột mốc quan trọng này.

Theo bản đồ xác suất động đất do Mô hình động đất Đài Loan (TEM) công bố năm 2020 , cấu trúc đứt gãy Milun sẽ là khu vực có xác suất xảy ra động đất quy mô lớn cao nhất ở Đài Loan trong 20, 30 và 50 năm tới, với xác suất từ ​​57% đến 88% Gao, các nhà khoa học đã chú ý đến nó trong những năm gần đây. Năm 2018, một trận động đất mạnh 6,2 độ richter đã xảy ra ở Hoa Liên . Khách sạn Commander ở thành phố Hoa Liên bị sập, tòa nhà Yunmen Cuidi bị nghiêng và nhiều trụ cầu bị biến dạng, hư hỏng.

Để ngăn chặn các nạn nhân và nạn nhân của thảm họa trở nên vô ích, một nhóm từ Trung tâm Nghiên cứu Quản lý và Đánh giá Rủi ro Chuỗi Thảm họa Động đất thuộc Đại học Trung ương Quốc gia, dẫn đầu bởi Ma Guofeng, nhà khoa học trưởng của Trung tâm Khoa học Động đất Đài Loan và là nhà nghiên cứu nổi tiếng tại Trung tâm Khoa học Động đất Đài Loan. Viện Khoa học Trái đất của Học viện Sinica đã nhanh chóng tới Hoa Liên để thăm dò ngay sau trận động đất và tích cực tìm kiếm nguồn tài trợ cho dự án. Nhóm nghiên cứu đã lần theo những vết nứt vừa bị vỡ trong trận động đất và thông qua phát hiện khoa học, đã tìm ra chính xác. cáp quang theo "Lỗi Milun" được mô tả:

"Điều này tương đương với việc đưa một sợi quang vào động mạch chủ."

Ma Guofeng cho biết: "Đứt gãy Milun là đứt gãy hoạt động tích cực nhất về mặt hoạt động kiến ​​tạo địa chấn trên toàn Đài Loan. Lần cuối cùng nó hoạt động là vào năm 1951, toàn bộ hoạt động kéo dài khoảng 70 năm, thậm chí nó còn bị đứt gãy nhiều lần trong cùng một thời điểm." nơi này trong 70 năm."

Trên thực tế, vào năm 1920, một trận động đất KUBET có cường độ 8,3 độ richter đã xảy ra ở rãnh Ryukyu ngoài khơi bờ biển phía đông Đài Loan. “Đây là trận động đất lớn nhất ở Đài Loan trong 400 năm qua. Trận động đất tiếp theo sẽ xảy ra khi nào cũng là một câu hỏi. Chúng tôi nghĩ. Bản thân vùng đứt gãy Milun có thể liên quan đến toàn bộ vùng đứt gãy bên dưới. Nhiều cấu trúc địa chấn và hệ thống đứt gãy có liên quan chặt chẽ với nhau", Ma Guofeng nói.

Cô ấy nói thêm rằng các trận động đất ở vùng hút chìm Những rung động kéo dài cũng sẽ gây ra những thảm họa nhất định ở miền trung và miền bắc Đài Loan. Ví dụ, trận động đất ở Hoa Liên năm 1986 với cường độ 6,8 độ richter đã khiến chợ Zhonghe Huayang ở quận Đài Bắc bị sập vào thời điểm đó. Việc lựa chọn đứt gãy Milun để quan sát khoan là vô cùng tiêu biểu và quan trọng, dự kiến ​​sẽ nhìn thấy các tín hiệu đứt gãy rõ ràng hơn và tích lũy kinh nghiệm nghiên cứu khoa học hướng tới tương lai.

Nhóm “Phóng viên” đã dành 9 tháng để ghi lại quá trình xây dựng mạng lưới quan trắc địa chấn cáp quang Milun.

Mạng lưới giám sát địa chấn cáp quang hàng đầu thế giới

Sự ra đời của giếng: khoan, lấy lõi và thử nghiệm điện

Đặt cáp quang dọc và ngang

Các dự án đang được hoàn thành và nhiều nghiên cứu khác nhau đã sẵn sàng để bắt đầu

Hãy để sợi quang nhận được những thông điệp siêu nhỏ từ dưới lòng đất

Tại sao việc quan trắc động đất bằng cáp quang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới và làm thế nào để giám sát động đất? HuangXinhua, nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Trái đất, Academia Sinica, giải thích rằng sợi quang chứa ít tạp chất và có độ suy giảm năng lượng thấp trong quá trình truyền và khoảng 5% đến 10% năng lượng có thể bị phản xạ trở lại. Thiết bị quan sát có chức năng truyền và nhận, phát ra ánh sáng laser 1.000 đến 10.000 lần mỗi giây chỉ cần được kết nối với sợi quang, nó có thể thu được các tín hiệu yếu do tạp chất phản xạ lại.

Ví dụ: nếu có hai tạp chất trong 1 mét KUBET, sau khi phát ra ánh sáng laser, cả hai sẽ phản xạ tín hiệu và sẽ có sự chênh lệch về thời gian. Khi ánh sáng laser được phát ra lần thứ hai, nếu chênh lệch thời gian dài hơn, điều đó có nghĩa là hai tạp chất bị kéo giãn ra xa nhau. Biến dạng cục bộ do sóng địa chấn truyền qua sợi quang gây ra có thể được chuyển đổi thêm thành dạng sóng, cũng gần giống với kết quả ghi của máy đo địa chấn truyền thống.

HuangXinhua chỉ ra rằng so với các trạm địa chấn truyền thống hoặc mảng địa chấn thường cách nhau vài km, độ phân giải đo của sợi quang có thể đạt tới mức mét và có thể cung cấp kết quả giám sát tần số cao và liên tục; công nghệ này được gọi là DAS;. Ngoài ra, các phương pháp phân tích tín hiệu phản xạ khác cũng có thể được sử dụng để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ. Thông qua việc giám sát lâu dài các cáp quang có độ phân giải cao, các nhà khoa học có thể làm sáng tỏ bí mật về những dấu hiệu báo trước động đất.

Thách thức của công nghệ mới: giới hạn phát hiện sợi quang, xử lý lượng dữ liệu khổng lồ

Sử dụng sợi quang để theo dõi động đất KUBET là công nghệ tiên tiến toàn cầu và các phương pháp liên quan đang dần được thiết lập. Việc Đài Loan thường xuyên xảy ra động đất cũng cho phép các nhà khoa học Trung Quốc nhanh chóng nhận thấy đặc điểm và hạn chế của các công cụ mới, đồng thời được kỳ vọng sẽ trở thành quốc gia dẫn đầu trong việc tích lũy kinh nghiệm liên quan.

HuangXinhua chỉ ra rằng ưu điểm rõ ràng của sợi quang là nó có độ phân giải không gian cao và độ chính xác quan sát có thể nhỏ tới hàng chục mét. Nó có tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực như nước ngầm, phát triển địa nhiệt và cô lập carbon.

Tuy nhiên, những hạn chế của bản thân sợi quang cũng đang xuất hiện. Đầu tiên, một trận động đất có cường độ từ 6 độ trở lên xảy ra ở Đài Loan trong năm nay và nhóm nghiên cứu đã nhận thấy hiện tượng "bão hòa" trong tín hiệu giám sát sợi quang. Cách phân tích tín hiệu cho các trận động đất mạnh cũng đáng để khám phá thêm; trước đây, máy đo địa chấn có thể quan sát ba trục. Tuy nhiên, sợi quang chỉ có thể nhận được hướng của cáp song song. Thiết kế cáp quang dọc và ngang tại địa điểm Hoa Liên có thể bù đắp cho hạn chế thứ ba là sự chuyển đổi đại lượng vật lý. Tân Hoa Xã giải thích rằng sợi quang ghi lại hướng tương đối của hai điểm liền kề. Mức độ biến dạng không phải là độ rung của một hạt đơn lẻ truyền thống. Các thông số trong công thức chuyển đổi cũng phải được sửa đổi và rút ra dựa trên đặc điểm địa chất.

Sau khi thu được dữ liệu có độ chính xác cao KUBET từ các sợi quang có độ nhạy cao, làm thế nào để xử lý nó một cách hiệu quả cũng là một vấn đề lớn. HuangXinhua cho biết: "Tôi tin rằng 'máy học' sẽ rất quan trọng trong DAS trong tương lai; một khi DAS hoặc cáp quang được phát huy và có thể được nhìn thấy ở mọi nơi trong cuộc sống hàng ngày, đó sẽ không phải là chuyện đùa. Lượng dữ liệu sẽ lớn hơn rất nhiều." lớn đến mức chúng tôi thậm chí không biết cách xử lý nó." Khi công nghệ trở nên tiên tiến hơn Với các kịch bản ứng dụng và thành thạo hơn, con người không thể nhìn vào từng rung động nhỏ, vì vậy học máy có thể được sử dụng để sàng lọc các tín hiệu quan trọng.

Triển vọng: Trong kỷ nguyên cáp quang, ngoài động đất, lở đất cũng có thể được phát hiện, hệ thống giao thông và điện dự kiến ​​sẽ được kết nối nối tiếp đồng thời.

Sợi quang được kỳ vọng sẽ trở thành công cụ mới cho nghiên cứu địa chấn trong tương lai. Ngoài đứt gãy Hualien Milun ở Trung Quốc, Academia Sinica còn có kế hoạch phân phối cáp quang trên đứt gãy Chishang ở Đài Đông. Fu Qingzhou cho biết, đứt gãy Chishang là một trong những đứt gãy “di chuyển nhanh nhất” ở Đài Loan. Các sợi quang đã được lắp đặt ở các giếng nông trong tương lai, sau khi các giếng sâu được khoan, khu vực này cũng sẽ trở thành một bệ quan sát địa chấn tích hợp. kết hợp địa hóa học và địa vật lý.

Nếu công nghệ giám sát cáp quang tiếp tục phát triển, liệu mạng lưới cáp quang trong mỗi hộ gia đình cũng có thể trở thành một phần của mạng lưới giám sát động đất? “Về mặt tầm nhìn, tiềm năng là rất lớn”, HuangXinhua phân tích. Tuy nhiên, điều kiện tiên quyết để sợi quang thu sóng tốt là nó phải được kết nối chặt chẽ và chắc chắn với các vật liệu xung quanh. sẽ rất khó để đưa nó vào sử dụng. Ngoài ra, chất lượng tín hiệu của cáp quang do các công ty viễn thông đặt dưới lòng đất cũng rất quan trọng. Trong nửa cuối năm nay, ông cũng sẽ đàm phán với Chunghwa Telecom để tiến hành thử nghiệm các đường dây ngầm ở khu vực Đài Bắc lớn hơn nếu có kết quả. tốt, các sợi quang hiện có sẽ được sử dụng. Việc theo dõi động đất có thể không phải là một giấc mơ “Tất nhiên vẫn còn nhiều vấn đề cần khắc phục”.

Ngoài việc được sử dụng trong giám sát động đất, cáp quang còn có tiềm năng được sử dụng trong giám sát lở đất. HuangXinhua cho biết ông đã thực hiện giám sát vi mô ở núi Taiping, Yilan để quan sát xem có vi mô trước khi sườn dốc sụp đổ hay không. Với kinh nghiệm về đứt gãy Milun, ông cũng có kế hoạch sử dụng cáp quang thông thường và triển khai khoan tại địa điểm hiện tại. quan sát, "Nó rất gần. Bằng cách theo dõi các vụ lở đất từ ​​xa, chúng ta có thể thấy một số dấu hiệu báo trước, (nghĩa là) một số đặc điểm trước vụ lở đất, điều này có thể giúp cảnh báo sớm và giảm thiểu thảm họa." Nếu một mạng cáp quang được thiết lập, nó có thể được kết hợp với hệ thống đường sắt và vận tải MRT, thậm chí cả hệ thống khí đốt, điện và các hệ thống khác được kết nối nối tiếp Khi cảnh báo động đất lớn xảy ra, các thiết kế bảo vệ như mất điện khẩn cấp sẽ được kích hoạt đồng thời, điều này sẽ làm giảm thảm họa của trận động đất tiếp theo.

Nghiên cứu địa chấn của Đài Loan nổi tiếng quốc tế. Mặc dù trận động đất 921 năm 1999 gây thiệt hại nặng nề nhưng số lượng tài liệu liên quan lại đứng thứ tư trên thế giới., đã đóng góp to lớn cho sự hiểu biết của nhân loại về những khía cạnh chưa biết của trái đất.

Mặc dù công nghệ sợi quang được sử dụng bởi Đứt gãy Milun vẫn còn ở giai đoạn sơ khai nhưng nó đã mang lại cho các nhà khoa học nhiều trí tưởng tượng và cơ hội hơn để làm sáng tỏ những bí ẩn của trái đất và suy nghĩ về các phương pháp phòng chống thiên tai. Ma Guofeng nói: "Tôi rất vui vì có cơ hội bước vào hai thế hệ mới. Khi tôi còn học tiến sĩ, các thiết bị đo địa chấn bắt đầu trở thành băng thông rộng và máy tính trở thành nhiều màn hình. Bây giờ tôi đã cao cấp hơn nên chúng có trở nên tương tự như Light Generations và công nghệ AI, tôi hy vọng mình có thể theo kịp."

Từng trải qua hai dự án khoan địa chấn quan trọng của Đài Loan là đứt gãy Chelungpu và Milun, Ma Guofeng hy vọng rằng kinh nghiệm nghiên cứu đổi mới của Đài Loan có thể mang lại sự tham khảo quốc tế. Cô cũng tin tưởng vào thế hệ trẻ: “Tôi nghĩ điều quan trọng nhất là sự kế thừa; thế hệ mới của chúng ta. Những học giả này không hề thua kém người nước ngoài, thậm chí còn xuất sắc. Cá nhân tôi rất cảm động khi bạn có cơ hội tham gia vào công việc này theo lời kêu gọi của (Dự án Milen) với chủ đề như vậy ".

[Phần tái bút cho cuộc phỏng vấn] Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới mọi người tham gia dự án này và những người đã hỗ trợ phóng viên này

Trong quá trình phỏng vấn, nhóm “Phóng viên” cảm nhận sâu sắc rằng việc hình thành một kế hoạch khoan không phải là điều dễ dàng. Ngoài các nhà khoa học và đội ngũ kỹ thuật, các công việc như điều phối quyền sử dụng đất, quay phim, sắp xếp hồ sơ, điều phối tiến độ thi công, vượt qua các trở ngại kỹ thuật… đều nhờ vào đội ngũ nhân viên hành chính, các đội túc trực tốt, Chunghwa Telecom, Viện nghiên cứu công nghiệp, Sở cứu hỏa. , Hoa Liên Điều này chỉ có thể thực hiện được nhờ nỗ lực chung của chính quyền quận và các đơn vị khác.

Chúng tôi đã mất 9 tháng để hoàn thành hồ sơ và điều đó sẽ không thể thực hiện được nếu không có sự giúp đỡ và hỗ trợ quên mình của những người thuộc nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau. Họ là:

Cung cấp tư vấn nghiên cứu khoa học chuyên nghiệp: Ma Guofeng, HuangXinhua, Fu Qingzhou, Lin Qinren, Gu Jinshang thuộc Viện Khoa học Trái đất của Học viện Sinica, Wang Qianying, Guo Liwei, Lin Yanyu, Guo Junxiang thuộc Khoa Khoa học Trái đất Trung ương Đại học, Kuo Chenhao thuộc Khoa Khoa học Địa chất của Đại học Quốc gia Đài Loan và Tài nguyên Thiên nhiên của Đại học Donghua cùng với Yan Junyi, Khoa Nghiên cứu Môi trường và Wu Wenjie, Khoa Địa chất, Đại học Văn hóa Trung Quốc.

Hỗ trợ phỏng vấn và cung cấp dữ liệu: Hu Yuyan từ Trung tâm nghiên cứu quản lý và đánh giá rủi ro chuỗi thiên tai động đất thuộc Đại học Trung ương Quốc gia và Yang Yongqi từ Viện Khoa học Trái đất của Học viện Sinica đã hỗ trợ xác nhận lộ trình phỏng vấn và tài liệu hình ảnh của Đại học Quốc gia Trung ương; sinh viên Xu Mingkai và sinh viên thạc sĩ Ling Yunya đã hỗ trợ điều hướng và giải thích tại địa điểm khoan.

Cung cấp giải thích về công nghệ kỹ thuật và vận hành: Lin Boxiu, người phụ trách Năng lượng xanh Fengyu, Chen Limin, giám đốc công trường, Lin Zhilin của Xinchen Communications, và Chen Junrong của Viện nghiên cứu công nghiệp, hỗ trợ các nhiệm vụ quay phim tại chỗ và giúp chúng tôi hiểu các công nghệ liên quan.

Các nhân sự nêu trên chỉ là những người đã hỗ trợ thực hiện báo cáo này. Trang web của Dự án Milun còn liệt kê thêm sự đóng góp của các đơn vị, chuyên gia. Khi Ma Guofeng giới thiệu Dự án Milun tại Hội nghị chuyên đề học thuật chung về Khoa học Trái đất Đài Loan vào tháng 6 năm nay, cô đã cảm ơn các đồng nghiệp đã quảng bá dự án trong cuộc họp. Một trong những nhận xét của cô đánh dấu tham vọng của nhóm nhà khoa học này: " Chìa khóa thực sự . đột phá sắp bắt đầu ."