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现有的光纤电缆可以监测鲸鱼
指南者留学 2022-07-18 15:19:15
阅读量：1464
一项新的研究首次表明，用于互联网和有线电视的海底光缆可以被重新利用，以前所未有的规模关注海洋生物，从而可能改变关键的保护工作。
“以光速窃听：北极须鲸的分布式声学传感”，于7月5日发表在《海洋科学前沿》上。 它描述了使用光纤和一种称为分布式声学传感（DAS）的技术跟踪鲸鱼。
“声音在海洋中的传播速度比在空气中快五倍，”康奈尔大学鸟类学实验室K. Lisa Yang生物声学保护中心的博士后研究员Léa Bouffaut说，他是该研究的第一作者。“因为鲸鱼的声音很高，所以声学监测是我们评估它们的位置和目的地的一种非常有效的方法。
Marte Finsmyr和Léa Bouffaut。
上图显示了 DAS 的工作原理。解调仪（a）通过光纤电缆从地面站发送激光脉冲。电缆有缺陷（b），在水下听起来稍微移位。这会发回一个信号，询问器可以在规则间隔的间隔或通道（c）上将其解释为声学数据。
将这些详细信息交到环保主义者和决策者手中可能会产生重大影响。近50%的大鲸鱼物种被列为濒危物种。他们面临的挑战包括海洋变暖和人类海上活动的增加，这些活动对其环境和沟通能力产生了负面影响。
Bouffaut在挪威科技大学期间与合作者一起完成了这项研究。她和杨中心团队现在将在两个主要领域推进DAS研究：接收的音频信号的质量评估，以及筛选海量DAS声学输出的人工智能软件，每天可以增加数TB的数据。
传统的声鲸监测方法涉及部署一系列水听器来检测特定区域的声波。根据Bouffaut的说法，由于与操作相关的成本相对较高（仪器，船舶时间以及部署和恢复的船员），声学数据仍然稀疏，海洋采样不均匀。
通过使用光纤，科学家可以在更长的距离内访问更多的传感器，使他们能够更好地实时监测鲸鱼。
“与直接使用水下麦克风监测声波相比，DAS背后的技术完全不同，”杨中心主任Holger Klinck说。“我们正在记录的是光脉冲的时序变化，这些光脉冲是由光纤电缆中的小缺陷背向散射的。然后我们可以将该信号转换为声音。这就是为什么我们称它们为'虚拟'水听器。
监控将使用一种未使用的备用光纤，也称为“暗光纤”，通常包含在电信电缆束中。这些暗光纤可以在不干扰岸上电缆端点的现有数据流的情况下进行抽接。
“我希望进一步发展这项技术，并将其提供给所有参与海洋保护的人，”Bouffaut说。“这项技术可以使鲸鱼的未来更加光明。
Meher Bhatia是一名学生科学作家实习生，Pat Leonard是康奈尔大学鸟类学实验室的特约撰稿人。
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