Seismisk övervakning av glaciärer är väsentlig för att förbättra vår förståelse för deras utveckling och för att förutsäga risker. SNSF-professor Fabian Walter har kommit med ett nytt övervakningsverktyg i form av optiska fibrer. Fibrerna är kapabla att övervaka hela glaciärer.

Glaciärer rör sig hela tiden och de behöver därför övervakas. Satellitbilder ger ledtrådar till deras utveckling. Genom att lyssna på glaciärer inifrån, Seismologi gör det möjligt för forskare att förstå sina rörelser med större noggrannhet. Dock, eftersom seismometrar är svåra att installera i glaciala områden, Seismisk övervakning täckningen av glaciärer är ojämn. I en nyligen genomförd studie, Fabian Walter, SNSF professor vid ETH Zürich, visat att det också är möjligt att övervaka glaciärer med hjälp av optiska fibrer. Inte bara är fibrerna lättare att installera än seismometrar, de erbjuder också fler mätpunkter. De representerar alltså ett sätt att utöka seismisk övervakningstäckning i områden som är svåråtkomliga.

En mätpunkt varannan meter

Studien, vars resultat nyligen publicerades i tidskriften Naturkommunikation , ägde rum på en höjd av 2, 500 meter på Rhone-glaciären i den extrema nordöstra delen av kantonen Valais. Under fem dagar under mars 2019, två lag ledda av Fabian Walter och Andreas Fichtner, en specialist i seismologi och vågfysik vid ETH Zürich, registrerade mikrojordbävningar med en 1 kilometer lång fiberoptisk kabel installerad några centimeter i snötäcket på glaciärens yta. Distribuerad akustisk avkänning användes för att registrera störningar i den optiska signalen – resultatet av seismiska händelser inom glaciären – med flera meters mellanrum längs kabeln. Inspelningarna omvandlades till seismogram.

I sin studie, Fabian Walter rapporterar att det att ha ett mycket större antal sensorer över samma övervakningsområde – 500 mätpunkter fungerade som sensorer längs den 1 kilometer långa kabeln – innebar att data som erhölls innehöll mer information än de från seismometrar, särskilt när det gäller lokalisering av stenfall och isbävningar. Dessutom, kabeln gav en bättre förståelse för de ryckiga stick-slip-rörelserna som glaciären rör sig med. Nya typer av seismiska vågor identifierades, något som tidigare inte varit möjligt med seismometrar. Ryckiga rörelser av denna typ var redan kända för att förekomma i inlandsisarna på Grönland och Antarktis, men detta var första gången deras existens verifierades rigoröst i Alperna.

Vad som händer inne på isen

Optiska fibrer används redan för att övervaka jordbävningar i vissa miljöer; men isbävningsspecialisten Fabian Walter är en av de första forskarna att arbeta med denna teknik på glaciärer. "Det finns andra team som redan arbetar med ämnet - i Alaska, till exempel – för att fiberoptisk teknik erbjuder fördelar i denna typ av utmanande miljö, " förklarar forskaren, som genomförde sin studie i samarbete med den schweiziska seismologiska tjänsten vid ETH Zürich. "Medan det ofta tar flera timmar att installera en seismologisk station som bara kan täcka en liten del av en glaciär, allt vi behöver göra nu är att lägga ut kabeln och vi har hundratals sensorer. I teorin, tekniken gör det möjligt för oss att täcka och övervaka hela glaciärer."

Genom att mäta seismiska hastigheter, den fiberoptiska kabeln ger också ytterligare information, såsom detaljer om isens sammansättning. Det gör det också möjligt för forskare att mäta isdeformationshastigheter och förstå processen genom vilken sprickor bildas.

Andra applikationer återstår att testa utanför glaciärzoner. Optiska fibrer finns redan vid vägar och järnvägar, och nära vissa infrastrukturinstallationer. Mörk fiber – med andra ord, optiska fibrer som har installerats men inte är i drift—kan användas för att övervaka seismiska händelser och förhindra skador.