称为DART(即深海海啸评估和报告)的系统由监测海啸的专用浮标组成。这些浮标由国家海洋和大气管理局监督，安装成本约为50万美元，每年还需要30万美元的维护费用。三十二个探测浮标遍布太平洋周边，每年需要花费数百万美元进行维护——成本高昂，但至关重要。

光纤电缆是检测海啸的有效方法

现在，密歇根大学地震学家ZackSpica和加州理工学院的同事使用了一种称为分布式声学传感(DAS)的技术，利用一种更便宜、更普遍的方式来密切关注自然灾害：大约100万英里的光纤纵横交错的海底电缆。

密歇根大学地球与环境科学助理教授Spica表示：“过去30年来，电信公司一直在铺设这些光缆，并为此花费了数千亿美元。”“现在，凭借先进的光子学和强大的计算能力，我们可以将光纤电缆变成超密集、高保真度的传感器阵列。”

海啸是由海水突然位移引发的一系列巨大波浪，最常见的是由海底突然地面运动引起的。海啸可能是轻微的，也可能是毁灭性的，例如2004年的印度洋海啸，造成近228,000人死亡。

Spica及其同事在《地球物理研究快报》上发表的一项研究表明，光纤电缆可用作早期海啸预警系统。

斯皮卡说：“与突然发生且难以避免的地震不同，尽管存在一些早期预警系统，但海啸通常需要更多时间才能形成并到达海岸。”“这意味着早期预警系统对于海啸来说更加有效。然而，在海啸到达海岸之前很难评估其强度。因此，需要海上仪表，但成本高昂且难以维护。”

在过去的五年里，Spica和他的研究人员同事在阿拉斯加、日本、西班牙和安大略湖的光纤电信公司安装了DAS询问器装置，用于接入水下光缆。使用放置在俄勒冈州佛罗伦萨的一台设备，该团队能够检测到一场海啸，该海啸起源于南美洲尖端以东近1,300英里的岛链。

“这是桑威奇群岛发生的一次大地震，引发了大海啸。它甚至与我们检测到它的电缆和设备不在同一个海洋中，”斯皮卡说。“当海啸到达俄勒冈州和阿拉斯加时，径流只有几厘米，没有造成任何损害。”

DAS技术的工作原理是监测通过光纤电缆传播的光子(光粒子)。当光以波的形式穿过电缆时，一些光子会被折射回电缆的起点。这些光子向后折射，在给定时间，返回询问器的光量与沿电缆的变形成正比。

研究人员最初使用这些电缆来探测地震。地震会在很短的时间内释放大量能量。斯皮卡说，最大的问题是电缆是否能够探测到海啸更加微妙的运动。海啸中波峰之间的周期可能非常长，波峰之间可达数十分钟和数英里。

斯皮卡说：“地震通常具有更高的能量并且震动非常快，而海啸则具有非常广泛的波浪。”“所以问题是，我们可以使用这些技术来监测长周期波吗?”

研究人员不确定海啸的什么特征会导致光纤电缆发生变化。电缆顶部多余的水造成的压力引起的变形可能会导致电缆内的纤维拉伸，从而改变光子的折射方式。温度可能会导致类似的变化，但斯皮卡表示，需要更多的研究来确定纤维是如何受到影响的。

随着卫星取代电缆成为提供互联网的主要途径，DAS系统可以为电信公司提供一种未来使用光纤电缆的替代方式。斯皮卡表示，这些电缆可用于军事监视、船只跟踪、测量内波、跟踪海洋温度以及气候变化研究。

“这些电信公司已经听说过这种传感技术，但现在还为时过早，”斯皮卡说。“但如果我们有远大的目标，如果我们在未来15年有远大的目标，他们可能应该尝试对自己的基础设施进行再投资。”

这项研究建立在Spica之前进行的研究的基础上，该研究旨在确定光纤是否可以检测地震引起的地面运动。接下来，Spica表示需要开发软件来实时转录来自光纤电缆的海啸检测信息。