利用分布式声波传感进行海冰力学特性的高分辨率测量
地球物理
2026-01-19 v1
摘要
海冰的力学性质参与了从几米到数百公里尺度的动力学过程。当前极地海冰状态的快速变化要求更好地理解和模拟这些过程，因此需要准确测量包括海冰厚度、密度、杨氏模量和泊松比在内的性质。这些性质可以通过追踪冰内弹性波的传播来测量。最近的技术进步使得将光缆用作经济高效的密集地震阵列成为可能。一旦连接到询问器单元并与介质（此处为冰盖）机械耦合，这些光缆就可以利用称为分布式声波传感 (DAS) 的技术监测应变场传播。在本工作中，我们描述了在加拿大圣劳伦斯河口的沿海冰中使用此类传感器阵列的情况，在那里部署了一条 600 m 长的光纤，横跨三种不同的形态学海冰条件。在长达一小时的记录中，我们测量了由主动源和水弹性涌浪产生的多模态地震信号的传播。我们计算了主动信号的频散曲线，并使用连续小波变换 (CWT) 观察了不同冰区中涌浪特征的演变。频散曲线被成功反演，以测量每个区域中冰厚度以及杨氏模量和抗弯刚度的空间演变。我们观察到冰厚度从 25 cm 到 68 cm，杨氏模量值在 4.5 GPa 和 5.7 GPa 之间，这与从同位置地震检波器阵列和钻孔厚度测量得出的值吻合良好。因此，DAS 系统在评估非均匀海冰力学性质以及海冰形成历史与动力学方面似乎是有效的。
引用
@article{arxiv.2601.10858,
title = {High-resolution measurement of sea ice mechanical characteristics using Distributed Acoustic Sensing},
author = {Sébastien Kuchly and Ludovic Moreau and Vasco Zanchi and Nicolas Mokus and Véronique Dansereau and Madison M. Smith and Dany Dumont and Stéphane Perrard and Antonin Eddi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.10858},
year = {2026}
}