【儀表網 儀表研發】導讀：九州大學的研究人員展示了一種使用小型地震源和光纖電纜連續監測地球表面以下環境的新方法。該系統能夠準確、頻繁地測量地面變化，有助于安全有效地實施應對氣候變化的措施，例如碳儲存和地熱能發電。
將捕獲的二氧化碳儲存在地下和利用地熱能發電是減少溫室氣體排放的兩項重要技術，發表在《科學報告》上的這項研究的主要作者Takeshi Tsuji說。
然而，為了進一步采用這些技術，我們迫切需要更好的監測工具來減輕和應對相關風險，例如泄漏和誘發地震活動。
由于成本限制，傳統的地震監測通常以很長的時間間隔進行。數據之間的這種差距意味著很容易錯過二氧化碳或地熱儲層的快速、意外變化。
研究小組開發的新方法使用一個小型震源，該震源旋轉 17 公斤的偏心重物來產生振動以探測地面。
基于一種稱為分布式聲學傳感的技術，然后通過測量穿過光纖的光的變化，在埋入的光纖電纜(可能長達數十公里)的數百個點上檢測到振動。
分析這些信號，研究人員可以識別孔隙壓力的變化——地下空隙內流體的壓力。在現場部署的系統中，此類變化可能表明存在二氧化碳泄漏或地熱儲層變化等危險。
通過我們新開發的源系統，我們可以非常準確地控制在很寬的頻率范圍內生成連續波形的時間，Tsuji 解釋說。
由于我們確切地知道它們何時起源，我們可以隨著時間的推移堆疊多個信號以提高信噪比。這使我們能夠使用較小的、相對較弱的源，以相對較低的成本持續監測距離源 80 公里范圍內的大區域。”
為了測試這個新系統的有效性，研究人員在兩個地點進行了現場實驗：日本西南部九州島上的一個地熱田和日本東北部釜石附近的一個海相地層。
這些現場實驗的結果表明，新系統能夠以超過 99.99% 的準確率識別被監測地下地層的信號變化。檢測到的信號變化代表與地熱作業和降雨相關的孔隙壓力變化。
我們的研究表明，通過將我們的小型震源與分布式聲學傳感技術相結合，可以以傳統系統成本的一小部分來監測廣闊區域內的多個儲層，Tsuji 說。
通過讓我們能夠更快地檢測泄漏和其他危害并做出響應，我們系統實現的持續監控也將有助于獲得公眾的認可，這對于推進碳捕獲和儲存以及地熱能開發項目至關重要。
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