这个故事最初发表于 格里斯特 并作为其中的一部分出现在这里 气候办公室 合作
最令人着迷的新科学领域之一似乎并不特别令人兴奋：分布式声学传感，也称为 DAS。它涉及使用光纤电缆来监视环境，并且被证明是非常强大的。通过分析振动通过电线散射光的方式，科学家可以检测火山爆发、地震，甚至是头顶的台阶。去年，研究人员在格陵兰冰川附近的海底铺设了一条电缆，为了解冰如何迅速恶化提供了前所未有的见解。
现在，在瑞士山区工作的一个团队使用 DAS 揭示了冰中另一种令人担忧的趋势，即水力压裂，即融水渗入深处并产生压力。通过研究这种现象，科学家可以更好地了解世界各地的冰将如何收缩，从而更好地预测随之而来的问题，例如海平面上升。
瑞士苏黎世联邦理工学院地震学家、最近一篇描述这项工作的论文的主要作者托马斯·哈德森（Thomas Hudson）说：“这应该是一种可能导致南极洲、格陵兰岛等地冰架和冰盖大规模崩解的机制。” “但没有人真正详细地研究过这一机制。”
凭借其简单性，DAS 提供了令人难以置信的大量数据。在瑞士的一座高山冰川上，哈德森和他的同事以网格状铺设了光缆。然后，他们使用一种称为询问器的设备通过电线发射激光脉冲。即使是电缆上最微小的干扰也会将最微小的光线发送回设备，并在那里进行记录。
通过基于光速的计算，研究人员可以识别沿着电缆不同距离的“冰震”（一种产生地震活动的裂缝，类似于地震），因为距离较远的地方需要更长的时间才能返回。通过广泛的电缆网格图案，他们检测到了极其详细的振动。将此与传统的地震仪进行比较，传统的地震仪检测单点的震动。 “我们可以将光纤电缆分成数千个应变传感器，”哈德森说。 “实际上相当于数千个地震仪。”
此外，光纤电缆相对便宜，因此如果冰川发生灾难性的事情，研究人员不会遭受如此大的经济损失。由于周围有这些裂缝，冰川对科学家来说可能是极其危险的工作场所。然而，通过 DAS，他们可以铺设电缆，离开现场，并获得从询问器传输的持续实时数据流。
哈德森说：“虽然地震仪的数据传输并不简单，但你必须在实验室中处理所有数据。” “仅从数据物流的角度来看，DAS 作为一种跟踪方法实际上更有前途。”
事实上，通过使用 DAS，研究小组发现这座高山冰川不仅面临着气温上升融化的威胁。由于液态水比固态水密度更大，因此它会深入裂缝并迫使冰分开，从而产生裂缝，从而损害整体结构的完整性。哈德森说：“这些裂缝有多深，有多少裂缝，对冰川的稳定性确实很重要。” “这些冰川绕过了火车线或村庄等关键基础设施，因此未来能够应用这项技术非常重要。”
理论上，长期部署 DAS 可以对稳定性变化提供早期预警。在这项实地工作的短短一周内，哈德森和他的团队检测到了一千多次冰地震。此外，由此产生的裂缝使融水能够深入冰川，这对于瑞士以外的其他国家来说可能也是如此。
其中一个目标是将 DAS 发展成为针对灾难性冰川崩塌类型的早期预警系统，例如最近在尼泊尔发生的灾难性冰川崩塌。哈德森谈到这场灾难时说：“我 99.999% 确信你可以接收到信号，”尽管仍然需要采取一些步骤来以有助于保护人们的方式获取这些信息。 “这仍然是一个挑战，不是吗？我们的研究仍然没有解决如何将信号转变为准确的预警系统的问题。”
DAS 还可以帮助控制已经崩塌到世界海洋中的格陵兰岛和南极冰层。问题并不像太阳照在这些冰原上那么简单。特别是在南极洲，温暖的海水正在侵蚀冰架底部（漂浮在海洋中的冰块），因为水下“风暴”增加了更具破坏性的湍流。 DAS最近在格陵兰岛进行的另一项研究发现了另一种动态：当冰剧烈融化时，它会搅动水并打破冰上的冷水绝缘层，导致更多融化，这是一种自我延续的循环。
借助 DAS，科学家们可以前所未有地了解冰内部的地震波传播并暴露出不稳定的裂缝。哈德森说：“如果我们能够利用这项技术来了解这些裂缝有多深，以及地下有多少裂缝，我们就能更好地了解这些较大冰川的稳定性。显然，这对这些冰川破裂并导致海平面上升的速度有影响。”