I mars 2020, dagliga livet i USA förändrades på ett ögonblick när landet låste sig för att hantera den första vågen av COVID-19-pandemin. Ny forskning avslöjar hur invånare i ett samhälle återgick till sina rutiner när restriktionerna lyftes, enligt ett team av Penn State-forskare.

"Vi använde ljudsignaler som fångats av underjordiska fiberoptiska sensorer för att förstå hur COVID-åtgärder påverkade mänskliga aktiviteter, sa Junzhu Shen, en doktorand i geovetenskap vid Penn State. "Dessa sensorer ger mycket exakta, data med hög upplösning som kan hjälpa oss att förstå vad som händer i våra samhällen. "

Forskarna analyserade ljuddata inspelade från mars till juni 2020 i och runt Penn State University Park campus och State College, Pennsylvania. De observerade en lugn period som sammanföll med avstängningen följt av en återhämtning av aktiviteten när området flyttade från rött till mindre begränsande gula och gröna faser.

Genom att lyssna på små förändringar i vibrationer på ytan, forskarna fann byggnadsaktivitet och fordonstrafik återhämtade sig snabbare än gångtrafik. De rapporterade sina resultat i tidskriften med öppen tillgång Seismiska rekordet .

"Fotspår försvann och återhämtade sig verkligen inte efter att företaget öppnades igen i slutet av maj, "sa Tieyuan Zhu, biträdande professor i geovetenskap vid Penn State. "Men om du tittar på biltrafik, det visar ett annat mönster. Det minskade och återhämtade sig. Detta kan ge oss en antydan om att folk var konservativa, jobba på distans och köra när de var tvungna att gå ut för saker som mat. "

Annat arbete för att mäta effekterna av COVID-avstängningar på mänsklig aktivitet har använt seismiska sensorer eller Googles mobilitetsdata – GPS-information som samlats in från enheter som mobiltelefoner. Men att använda det fiberoptiska nätverket möjliggör data med högre upplösning, med mätningar samlade ungefär var och en och en halv fot, sa forskarna.

"Med Googles mobilitetsdata, vi är begränsade till att titta på en datapunkt för hela länet, "Zhu sa." Det är svårt att skilja en gemenskap från en annan. Med vårt högdensitetsnätverk, vi kan förstå brusvariationer från ett block till ett annat."

Forskarna analyserade data från mars, när lockdown började och Penn State -studenter lämnade campus, till juni, när området gick in i Pennsylvanias gröna fas av återöppning.

Resultaten ger ett användbart bedömningsverktyg för beslutsfattare som står inför genomförandet av sådana åtgärder och kan resultera i en bättre förståelse för hur pandemier påverkar mänskliga aktiviteter, sa forskarna.

För att genomföra studien, forskarna utnyttjade miles av kontinuerliga fiberoptiska telekommunikationskablar under universitetet och närliggande samhälle. Dessa nätverk finns ofta i städer och tillhandahåller telefon- och internettjänster till hem och företag.

En ny teknik som kallas en distribuerad akustisk avkänning (DAS) -grupp tillät forskarna att skicka en laser ner en av de hårtunna glasfibrerna som finns inuti kablarna och upptäcka små förändringar orsakade av tryck. Genom att mäta var sex och en halv fot, forskarna kan i huvudsak skapa ett nätverk av 2, 000 sensorer.

"Även om det finns en liten förändring i den yttre energin på marken ovanför, som kommer att sträcka eller komprimera fibern, och vi kan upptäcka dessa förändringar, " sa Zhu. "Och i fallet med COVID, vi kan ge några indikatorer för att förstå om åtgärder som vidtas är effektiva eller inte. "