Существующие оптоволоконные кабели можно использовать для мониторинга китов

Новое исследование впервые демонстрирует, что те же подводные оптоволоконные кабели, которые используются для интернета и кабельного телевидения, можно приспособить для прослушивания морской жизни в беспрецедентных масштабах, что потенциально может изменить усилия по их сохранению.

Исследование "Подслушивание со скоростью света: распределенный акустический мониторинг усатых китов в Арктике" было опубликовано 5 июля в журнале Frontiers in Marine Science. В нем описывается отслеживание китов с помощью оптоволокна и метода, называемого распределенным акустическим зондированием (Distributed Acoustic Sensing, DAS).

"Звук распространяется в океане в пять раз быстрее, чем в воздухе", — сказала Леа Буффо, постдокторант Центра биоакустики сохранения им. К. Лизы Янг при Корнеллской лаборатории орнитологии и первый автор исследования. "Поскольку киты очень голосисты, акустический мониторинг — очень эффективный способ для нас оценить, где они находятся и куда направляются".

Передача этой детальной информации в руки защитников природы и лиц, принимающих решения, может оказать значительное влияние. Почти 50% видов больших китов классифицируются как находящиеся под угрозой исчезновения. Они сталкиваются с проблемами, включая потепление океанов и увеличение морской деятельности человека, которая негативно влияет на их среду обитания и способность к общению.

Буффо завершила исследование с коллегами, когда работала в Норвежском университете естественных и технических наук. Теперь она и команда Центра Янг будут продвигать исследования DAS в двух основных областях: оценка качества принимаемых аудиосигналов и разработка программного обеспечения на основе искусственного интеллекта для обработки огромного объема акустических данных DAS, который может достигать многих терабайт в день.

Традиционные методы акустического мониторинга китов предполагают развертывание массива гидрофонов для обнаружения звуковых волн в определенной области. По словам Буффо, из-за относительно высоких затрат, связанных с эксплуатацией (приборы, время использования судна и экипаж для развертывания и восстановления), акустические данные остаются скудными, а океаны — неравномерно изученными.

Используя волоконную оптику, ученые могут получить доступ к гораздо большему количеству датчиков на больших расстояниях, что позволит им лучше отслеживать китов в реальном времени.

"Технология, лежащая в основе DAS, совершенно отличается от мониторинга звуковых волн непосредственно с помощью подводного микрофона", — сказал директор Центра Янг Хольгер Клинк. "Мы записываем изменения во времени световых импульсов, которые рассеиваются назад мелкими дефектами в волоконно-оптическом кабеле. Затем мы можем преобразовать этот сигнал в звук. Вот почему мы называем их «виртуальными» гидрофонами".

Мониторинг будет использовать одно из неиспользуемых запасных волокон, также называемых "темным волокном", которое обычно входит в состав телекоммуникационных кабельных пучков. Эти темные волокна можно задействовать, не нарушая существующие потоки данных в конечной точке кабеля на берегу.

"Я надеюсь дальше развивать эту технологию и сделать ее доступной для всех, кто занимается сохранением морской среды", — сказала Буффо. "Эта технология может сделать будущее китов намного более светлым".