I skogen i Løten skal de lytte etter jordskjelv med helt vanlige internett-kabler

Kan det hjelpe oss med CO2-lagring under havbunnen?

Rystelser i furuskogen

Fiberkabler bringer internett til de tusen hjem. Men visste du at kablene også kan brukes til å måle bevegelse i bakken? Utstyret er følsomt nok til å merke en syklist langs en vei.

Blant høye trær, et godt stykke innover i furuskogen i Løten på Hedmarken, finner vi en av forskningsstiftelsen NORSARs stasjoner for å overvåke jordskjelv og eksplosjoner.

En liten, hvit bygning ligger i sentrum av hypernøyaktige seismometere. Instrumentene er plassert ute i skogen i sirkler rundt stasjonen.

På Kjeller i Lillestrøm analyseres dataene som kommer inn herfra og fra NORSARs andre stasjoner. Den viktigste oppgaven er å overvåke atomprøvesprengninger.

Når for eksempel Nord-Korea fyrer av atomvåpen, sendes det bølger gjennom jorden, og alarmen går.

Stasjonen fanger også opp jordskjelv i Norge og i verden, sprengninger eller bare en litt tjukk tiur som dumper ned i området.

Nå tester NORSAR en ny måte å overvåke rystelser i bakken på.

I tillegg til seismometere, er det gravd ned fiberkabler. De strekker seg som fem lange armer ut fra stasjonen.

Åpnet denne uken

Arbeidet med å grave ned kablene begynte i september i fjor. Nå er testanlegget klart, og det ble åpnet denne uken.

Lederen for prosjektet, Andreas Wuestefeld, og stasjonsansvarlig Bjørn Christian Freitag møter forskning.no på NORSARs stasjon ved Stendammen i Løten.

Freitag har ledet arbeidet med installeringen og peker ut hvor kablene ligger gravd ned.

Sporet etter den nedgravde fiber-armen strekker seg innover i terrenget.

Rester etter rydding av skog og kjørespor kan ses i åsen.

Fiberen ligger en halv meter ned i bakken og strekker seg 1,5 kilometer til hver side. De fem armene møtes i en kum utenfor stasjonsbygget.

– Det er faktisk helt samme infrastruktur som brukes i internettkabler, forteller Andreas Wuestefeld, teknologileder for fiberoptikk ved NORSAR.

Den sender ut laserpulser i kablene, tusenvis av lyspulser i sekundet.

Andreas Wuestefeld i NORSAR ved interrogatoren som står på gulvet.
Andreas Wuestefeld i NORSAR ved interrogatoren som står på gulvet.

Rett innenfor døren på bygget er instrumentet som gjør det mulig å måle jordskjelv med internettkabler. På gulvet står en firkantet boks kalt interrogator.

Fiberkablene måler jordskjelv på en helt annen måte enn seismometere.

Et enkelt seismometer har en vekt som henger ned fra en fjær. Når bakken rister, vil rammen rundt vekten bevege seg, men ikke selve vekten. Forskjellen måles.

I fiberkablene brukes lys for å oppdage rystelser.

Ekstremt følsomt

Når lyspulsene farer gjennom kablene, blir noe av lyset forstyrret av små ujevnheter som er spredd tilfeldig ut over hele kabelen. Litt lys blir da sendt tilbake til interrogatoren.

– Hvis det skjer en liten forskyvning av kabelen, så vil veien være litt lenger å reise for lyset som reflekteres tilbake enn ellers.

Det forteller Volker Oye, forskningsleder ved NORSAR.

– Vi ser hvor langs kabelen det er en deformasjon, det betyr en strekning av kabelen eller en sammentrekning.

Forskerne kan måle om kabelen strekkes ørlite grann.

– Hvis vi har en kilometer lang kabel, og den strekker seg med ti mikrometer, da kan vi måle dette, forteller Andreas Wuestefeld.

En mikrometer er en tusendel av en millimeter.

Et signal dukker opp

På en skjerm inne på stasjonen registreres bakkens bevegelser i sanntid.

Akkurat nå er det stille.

Bjørn Christian Freitag går ut til kummen og tramper fem ganger. Vipps dukker det opp fem flekker på skjermen.

Så plukkes det opp et signal ved bare en av armene.

– Det var noe som skjedde ute i skogen, sier Andreas Wuestefeld.

Snø som faller ned fra trær eller vann i grøfter etter kraftig regn kan gi utslag.

– Kanskje var det en stor tiur som satte seg ned, foreslår Freitag.

Ordentlige rystelser vil gi utslag på alle armene.

Wuestefeld oppdager like etter et slikt signal som kom for kort tid siden.

– Dette er ikke deg, sant? spør han Freitag.

Det var det ikke. Flekker på skjermen kan ses langs hele linja klokken 12.00.

Var det et jordskjelv? Wuestefeld kommer frem til at bevegelsen sannsynligvis stammer fra sprenging i et steinbrudd ikke så langt unna.

Kan kobles på fibernettet

Fremover skal Wuestefeld og kolleger analysere data som så langt har kommet inn via fiberstrukturen.

Det er allerede oppdaget jordskjelv med fiberkablene. De plukket opp jordskjelvet i Tyrkia i februar, forteller Freitag.

Fiberteknologien er litt mindre følsom for rystelser enn seismometerne. Men en fordel er at de kan måle langs hele kabelen.

Fiberkabler ligger allerede gravd ned mange steder i Norge. Det er mulig å koble på instrumenter direkte på disse for å måle bevegelse i bakken.

– Det er ideen for framtiden. At vi bruker Norges internettfiberstruktur til å ha flere stasjoner, også i områder hvor vi ikke har mye overvåkning nå, sier Wuestefeld.

Bjørn Christian Freitag (til venstre) og Andreas Wuestefeld i NORSAR.
Bjørn Christian Freitag (til venstre) og Andreas Wuestefeld i NORSAR.

Oppdager skred

Ved Stendammen i Løten skal forskere lære mer om denne måten å måle jordskjelv og andre rystelser på.

– Her kan en sammenligne den gode, etterprøvde seismometerteknologien med den nye fiberteknologien, forteller Freitag.

Forskerne skal teste ut hvor godt fiberteknologien fungerer, hvor følsom den er og hva slags kabelgeometri som er best, sier Wuestefeld.

De kan også teste ut forskjellige interrogatorer og typer av kabler.

Slik ligger fiberkablene under bakken ved stasjonen i Løten. Denne formen med fem armer som er svakt buet, ble vurdert som den beste.

NORSAR er allerede i gang med et prosjekt i Troms og Finnmark der fiber langs veier testes ut for å overvåke snøskred.

Med fiberkablene kan en oppdage skred og dermed stenge veien. Teknologien er også følsom nok til å registrere om det er biler i området, og til og med syklister.

Fiber for å måle bevegelse i bakken er allerede i bruk andre steder, forteller Wuestefeld og Freitag.

Det brukes i olje- og gassfelter og som sikring på flyplasser for å plukke opp om noen går der de ikke skal.

Rettes inn mot CO2-lagring

Testanlegget ved Løten er spesielt rettet inn mot å lære mer med tanke på å bruke fiber i forbindelse med CO2-lagring.

CO2 kan blant annet lagres i gamle olje-og gassfelter under havbunnen.

– Du vil være sikker på at CO2-gassen ikke kommer ut igjen som følge av rystelser eller forkastninger som skjer. Du må ha en god overvåkning av lagringssonen med seismisk overvåkning, sier Wuestefeld.

Å plassere ut seismometere eller geofoner på havbunnen, er dyrt, forteller Volker Oye.

Med fiberkabler på havbunnen kan en følge med på hva som skjer med gassen og oppdage om det kommer små lekkasjer.

Det er også mulig at en isteden kan overvåke lagringssonen ved hjelp av fiber på land langs kysten, forteller Wuestefeld.

Bjørn Christian Freitag ved kummen der kablene møtes utenfor stasjonen.
Bjørn Christian Freitag ved kummen der kablene møtes utenfor stasjonen.

Fornøyd

Vil fiberanlegget ved Løten kunne fange opp atomprøvesprengninger?

– Det vil nok komme ut som et resultat av testfasen vi er inne i nå. Det er heldigvis veldig få testsprengninger. Men vi må se hvor god oppløsningen er i fiberkabler, sier Oye.

Det tar lang tid før en ny teknologi eventuelt blir godkjent for å brukes inn i det internasjonale overvåkningsprogrammet for atomprøvesprengninger, sier han. Det er strenge krav.

Han er godt fornøyd med den nye installasjonen.

– Det er kjempespennende at vi har fått det til, og at det fungerer så bra. Nå er vi i en fase i prosjektet hvor vi kan åpne opp for at gjesteforskere og andre kan teste sitt utstyr hos oss og sammenligne. Vi skal åpne opp for samarbeid internasjonalt og i Norge.

—————

Denne saken kan du også lese på engelsk på sciencenorway.no

Oversiktsbildet av de fem fiberkabel-armene er tatt av Andreas Wuestefeld ved NORSAR.

Få med deg ny forskning

MELD DEG PÅ NYHETSBREV

Du kan velge mellom daglig eller ukentlig oppdatering.

Powered by Labrador CMS