Pueden detectar, localizar y clasificar temblores sísmicos, corrientes oceánicas, movimientos de embarcaciones o el paso de mamíferos marinos
Un solo cable de fibra óptica puede generar hasta 86 terabytes de datos oceánicos al día, lo que ofrece una visión sin precedentes de los entornos submarinos.
Un equipo de científicos liderado por el profesor Mohammad Belal en el Centro Nacional de Oceanografía (NOC) del Reino Unido ha demostrado cómo los cables de fibra óptica submarinos existentes pueden transformarse en sensores de alta resolución capaces de monitorizar el océano en tiempo real.
Los hallazgos representan un importante avance en la observación continua de los océanos, con capacidad de alerta temprana.
Esta investigación forma parte del proyecto SEALS (Submarine noise Evaluation & Analytics using Low-cost Sustainable-sensing), que se lleva a cabo a través del Programa de Acceso Físico del Observatorio Europeo Multidisciplinario del Fondo Marino y la Columna de Agua (EMSO).
Mediante un cable submarino de 28 kilómetros en el oeste del mar Jónico, el equipo transformó el cable en una red continua de miles de sensores virtuales, recogiendo detalladas señales acústicas y físicas del lecho marino.
Imagen: Desde el análisis del cable submarino hasta la gestión de macrodatos: el reto del proyecto SEALS en EMSO ERIC.
Cómo funciona el sistema
El núcleo del sistema es un "interrogador" en tierra firme que envía pulsos de luz a través del cable de fibra óptica. Eventos externos, como temblores sísmicos, corrientes oceánicas, movimientos de embarcaciones o el paso de mamíferos marinos, perturban el cable y alteran la señal luminosa que regresa. Al analizar estos cambios, los investigadores pueden detectar, localizar y clasificar eventos submarinos con una extraordinaria precisión.
"Este trabajo demuestra cómo podemos transformar la infraestructura submarina existente en potentes observatorios oceánicos de funcionamiento continuo. Al combinar sensores ópticos avanzados con análisis de datos personalizados, podemos distinguir una amplia gama de procesos submarinos en tiempo real. Esto abre posibilidades totalmente nuevas para la monitorización y la comprensión del océano a gran escala", dijo el profesor Mohammad Belal.
Abordando el desafío del Big Data oceánico
El sistema DOFS utilizado en el proyecto SEALS genera hasta 86 terabytes de datos al día, lo que equivale a la transmisión de millones de horas de vídeo. Para extraer información relevante, el equipo ha desarrollado avanzados algoritmos capaces de detectar y clasificar automáticamente las distintas "firmas vibracionales" presentes en los datos. Estas tecnologías permiten a los científicos diferenciar entre riesgos geológicos submarinos, tráfico marítimo y actividad biológica, creando una visión continua y de alta resolución del entorno oceánico.
Imagen: Mapa mundial con relieve superpuesto de límites de placas tectónicas (azul), cables de telecomunicaciones submarinos (negro) y una distribución geográfica de la aceleración máxima del suelo con una probabilidad del 10 % de ser superada en 50 años, calculada para condiciones de roca de referencia (la velocidad media de la onda de corte, Vs30, para los 30 m superiores de profundidad de 760–800 m/s). Los terremotos marinos más grandes del último siglo se ilustran con estrellas verdes y se indican con sus respectivas etiquetas. Figura creada con matplotlib en Python. Crédito: Scientific Reports
La investigación se llevó a cabo en las instalaciones de EMSO en el Mar Jónico Occidental, operadas por INGV, INFN y CNR-ISMAR, ubicadas frente a la costa de Sicilia. Esta región, dominada por el Monte Etna y modelada por la actividad tectónica, proporciona un entorno dinámico para probar el sistema. Los investigadores pudieron recoger señales de actividad sísmica, deslizamientos submarinos, turbulencias oceánicas y movimientos de la vida marina.
Los datos recogidos por el sistema de fibra óptica se validan comparándolos con los instrumentos convencionales ya desplegados en el lugar, incluidos sismómetros de fondo marino, hidrófonos y boyas oceanográficas, lo que garantiza su precisión y fiabilidad.
Mediante el aprovechamiento de la infraestructura existente y la combinación de sensores y análisis de vanguardia, el estudio demuestra un método escalable y rentable para la monitorización continua de los océanos. Esta capacidad proporciona a los científicos información sin precedentes sobre los procesos subacuáticos, los riesgos naturales y los ecosistemas marinos. Se espera que este enfoque desempeñe un papel fundamental en el apoyo a la investigación climática, las políticas oceánicas y la gestión sostenible de los entornos marinos.
El proyecto SEALS es una colaboración entre el Centro Nacional de Oceanografía (Reino Unido), la Institución Scripps de Oceanografía, la Institución Oceanográfica Woods Hole, la Universidad de Southampton y la Universidad de Edimburgo. El estudio destaca cómo las alianzas internacionales, combinadas con el uso innovador de la infraestructura existente, pueden transformar nuestra forma de observar y comprender el océano.
Los hallazgos han sido publicados en Scientific Reports: Azimuthal sensitivity and spatio-temporal decimation of data from distributed acoustic sensing on submarine cables for offshore earthquake early warning systems
