海底光纖變身聽診器:即時監測珊瑚礁聲景
编辑者: Inna Horoshkina One
一項突破性的新研究證實,利用光纖進行的分布式聲學感測(DAS),正迅速崛起成為即時監測珊瑚礁聲景的革命性技術。這項先進的技術巧妙地將現有的海底網際網路電纜轉化為極為靈敏的聲學陣列,堪稱化腐朽為神奇。
光纖揭示水與海床之間的相互作用。
透過這種轉變,我們得以在數公里長的海底鋪設成千上萬個虛擬的監測站,這些站點之間的間距僅有數公尺,從而極大地擴展了監測範圍。這為水下環境提供了一張前所未有的、高解析度的聲學地圖。
由KAUST(阿卜杜拉國王科技大學)在紅海中部進行的實驗,為DAS的強大能力提供了確鑿的證據。研究結果顯示,該系統能夠以與傳統專用型水聽器同等的精確度,捕捉到具有生物學意義的礁石聲音。具體來說,該系統成功偵測到槍蝦在傍晚時分活動加劇的聲音,其發聲頻率通常落在1.5至5千赫之間。此外,它還能清晰分辨出各種魚類在100至1000赫頻率範圍內的發聲活動。甚至連潛水員的移動軌跡都能被追蹤,這充分展示了該系統精細的空間感知能力。
關鍵在於,DAS的優勢在於其能夠持續運作,使其遠遠超越了單純的資料存檔工具。傳統的水聽器只有在實體回收後才能獲得數據,而DAS則提供即時的數據串流。這種能力確保了監測工作能夠持續不斷、兼具成本效益且高度可擴展性,這對海洋科學研究無疑是一大轉捩點。
聆聽事件之聲:為地球節奏增添新樂章
這項技術的飛躍式發展,順應了先前觀察到的趨勢,即聲音本身在恢復珊瑚礁活力乃至於積極保護它們方面,可能扮演著至關重要的角色。現在,我們能夠像海洋本身聆聽那樣,去感知珊瑚礁的聲音:不再只是在孤立的點位上,而是跨越廣闊的空間區域;不再只是短暫的片段,而是持續不斷的聲景。
在當前珊瑚生態系統面臨氣候變遷加劇與無所不在的人為噪音污染的嚴峻挑戰之際,DAS提供了一層強大的新型防護——一種持續的聲學存在感。這種即時的感知能力,讓研究人員和保育專家能夠採取更積極的行動:
以更高的保真度監測脆弱生態系統的整體健康狀況。
在災難性破壞發生之前,偵測到預示環境壓力的細微早期警訊。
精確定位並追蹤干擾海洋生物的非自然噪音來源。
實施預防性措施,避免破壞性的人類活動靠近敏感區域。
這項創新的潛在規模是驚人的。全球海底鋪設的現有海底電信電纜已超過120萬公里。這些原本處於待機狀態的資產,有可能被啟動,從而建構起一個全面性的、全球性的海洋聆聽網絡。
我們過去已經學會如何透過引入聲音來維持珊瑚的生命。現在,焦點轉向了仔細聆聽,以期理解海洋本身那錯綜複雜、生生不息的交響樂章。
來源
Nature
Distributed Acoustic Sensing (DAS) for Marine Conservation - Cornell Lab of Ornithology
Abstract OOS2025-473 - CO Meeting Organizer
Enhancing Coastal Critical Infrastructure Protection with Distributed Acoustic Sensing (DAS)
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