Underjordiska fiberoptiska kablar, som de som ansluter världen via telefon och internettjänst, ha outnyttjad potential för övervakning av hårt väder, enligt forskare vid Penn State.

Forskare gjorde miles av kablar under University Park -campus till tusentals virtuella sensorer som kan upptäcka små seismiska händelser orsakade av åska som ekar ner från himlen under en storm i april.

"Hårt väder har starka interaktioner med marken, men vi har inte haft förmågan att studera kopplingen mellan atmosfären och den fasta jorden, "sa Tieyuan Zhu, biträdande professor i geofysik vid Penn State och huvudförfattare till studien. "Med denna nya teknik, vi kan använda befintliga fiberoptiska nätverk för att tydligt se hur åskstormenergi passerade genom campus. "

Resultaten, publicerad idag (11 december) i Journal of Geophysical Research:Atmospheres , markera första gången forskare har registrerat åskinducerade seismiska händelser, eller åskskalv, använder den typ av fiberoptiskt nätverk som ligger begravd under de flesta större städer i USA, sa forskarna.

"Möjligheten att använda fiberoptiska kablar för att upptäcka källan till åska ger ännu ett sätt att spåra åskväder och hjälpa till med allmän säkerhet och nödsituationer, särskilt i stadsområden, "sa David Stensrud, chef för institutionen för meteorologi och atmosfärisk vetenskap i Penn State och medförfattare till studien. "Varje ny datakälla hjälper till att förbättra vår stormspårningsförmåga."

Med hjälp av ny teknik kallas en distribuerad akustisk avkänning (DAS) array, forskare fann att de kunde spåra stormens riktning baserat på intensiteten i åskskalvhändelserna, och att deras fynd stämde överens med platsen för blixtnedslag som registrerats av U.S.National Lightning Detection Network.

DAS-matrisen sänder en laser ner i en av de hårtunna glasfibrerna som finns inuti kablarna och kan upptäcka små förändringar orsakade av tryck så lätta som en människa som går, sa forskarna. Arrayen mäter var sjätte och en halv fot, vilket betyder att de flera milen av kontinuerlig kabel under University Park campus fungerar som ett nätverk av 2, 000 sensorer.

"Om det sker någon förändring av den yttre energin på marken ovanför, även gångsteg, du kommer att ha en mycket liten förändring som kommer att sträcka eller komprimera fibern, "Zhu sa." Lasern är mycket känslig och kan upptäcka dessa små förändringar. "

Under stormar, åska skapar akustiskt tryck mil ovanför jorden som färdas ner, träffar marken och sprider sig som vågor i en damm. Människor kan inte höra eller känna dessa åska, men de små rörelserna fångas upp av fiberoptiska kablar, sa forskarna.

Arrayen kan ge viktig ny information om jordens inre. Eftersom det är så få jordbävningar på östkusten, forskare saknar lokala jordbävningsdata som kan hjälpa till att avbilda jordskorpan och manteln, sa forskarna.

Metoden har potential att användas mer brett för andra naturfaror som jordbävningar, orkaner och översvämningar, eftersom det redan existerar fiberoptiska kabelnät i stadsområden i hela landet, enligt forskarna.

"Denna forskning är ett exempel på att ta en befintlig teknik och använda den för att tjäna ett annat syfte, "Stensrud sa." Att ha teknik som är multifunktionell maximerar fördelarna för samhället. "