Исследователи Калифорнийского технологического института разработали метод сейсмической технологии, использующий вибрацию дорожного движения для измерения влажности почвы в зоне вадоза, что позволяет получать данные в реальном времени с высоким разрешением для управления водными ресурсами и их сохранения. Напомним, что зоной вадоза называется неглубокая подземная область между поверхностным и подземным водоносными горизонтами.

Для измерения того, как эта подземная влажность колеблется с течением времени и между географическими регионами, традиционно использовались спутниковые снимки, которые дают лишь средние значения с низким разрешением и не могут проникнуть глубже поверхности. Кроме того, влажность в зоне вадоза быстро меняется – гроза может насытить регион, который высыхает через несколько дней.

Новый метод основан на сейсмических технологиях, которые обычно измеряют колебания грунта во время землетрясений. Однако он также может определять колебания, связанные с деятельностью человека, например, с дорожным движением. Когда эти колебания проходят через грунт, они замедляются из-за присутствия воды – чем больше влаги, тем медленнее распространяется вибрация. Новое исследование измеряет содержание воды в зоне вадоза с помощью сейсмических помех от ежедневного движения транспорта.

Методика измерения основана на методе, разработанном в лаборатории Zhan и называемом распределенным акустическим зондированием (DAS). С помощью этого метода лазеры направляются на неиспользуемые подземные волоконно-оптические кабели. Когда сейсмическая волна или любой другой вид вибрации проходит через кабель, лазерный луч изгибается и преломляется. Измерение колебаний этого лазерного луча даёт исследователям информацию о проходящей волне, что делает 10-километровый кабель эквивалентным линии из тысяч обычных сейсмических датчиков.

Поскольку возможность измерять влажность в зоне вадоза в режиме реального времени имеет решающее значение для управления водопользованием и сохранения водных ресурсов, команда намерена в дальнейшем внедрить эту технологию в других регионах.

По словам исследователей, сейсмологические приборы никогда не использовались для измерения влажности почвы в таких масштабах в течение столь длительного и непрерывного периода времени.