| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| LOW-FREQUENCY DAS FOR TSUNAMI WAVE DETECTION | | Autor/a | Becerril, Carlos Ernesto | | Departamento | Electrónica | | Director/a | González Herráez, Miguel | | Codirector/a | Ampuero Sáenz, Jean Paul | | Fecha de defensa | 19-12-2024 | | Calificación | Sobresaliente cum laude | | Programa | Electrónica: Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | Hasta la fecha, aún no existe un sistema eficaz de alerta temprana de tsunamis (TEWS, por sus siglas en inglés) a escala mundial. Esto refleja un reto proverbial en las geociencias: Instrumentar los fondos oceánicos del mundo y realizar observaciones a largo plazo con suficiente cobertura espacial y temporal. Se ha propuesto un paradigma en forma de una tecnología fotónica novedosa para una vigilancia verdaderamente multiescala, manteniendo al mismo tiempo unos costes relativamente bajos. La detección acústica distribuida (DAS) utiliza las propias fibras ópticas para medir la distribución espacial de las propiedades medioambientales a lo largo de cada punto de la fibra óptica. Aprovechando los más de un millón de kilómetros de fibra óptica tendidos por continentes y océanos, la comunidad científica podría disponer de una red permanente de observación mundial de sensores monocomponentes muy sensibles y densamente espaciados, capaces de proporcionar datos continuos en tiempo real. Aunque se ha demostrado que el DAS es capaz de registrar fenómenos oceanográficos de larga duración, como las mareas y las ondas de gravedad, y se han hecho observaciones empíricas de su sensibilidad a las variaciones de presión del fondo marino, aún queda por describir cuantitativamente el mecanismo de detección de la presión en el DAS.
En este contexto, el objetivo de esta tesis es proporcionar una prueba de concepto de una arquitectura DAS específica (detección sensible a la fase mediante pulsos láser chirpeados) adecuada para aplicaciones TEWS. Con este objetivo, este trabajo evalúa la sensibilidad necesaria y considera el rendimiento del instrumento DAS para determinar la detección de olas de tsunami. Se presenta un modelo derivado de las deformaciones del suelo marino potencialmente inducidas por las olas del tsunami y se concluye que la conformidad del suelo marino y el efecto Poisson en el cable son los principales mecanismos a través de los cuales se prevé que el DAS registre el paso de las olas del tsunami. El análisis del modelo derivado se apoya en simulaciones físicas tridimensionales totalmente acopladas de ruptura sísmica, ondas sismoacústicas y propagación de ondas de tsunami. Además, al igual que la mayoría de los instrumentos, la sensibilidad a bajas frecuencias se ve obstaculizada principalmente por el ruido de instrumento de $1/f$. Este trabajo identifica varias mejoras en el hardware optoelectrónico para reducir el ruido del instrumento y aumentar la sensibilidad a las señales de baja frecuencia relevantes para las señales de tsunami, específicamente en el régimen de \num{1}-\num{10} m\unit{\hertz}. El análisis teórico y las simulaciones numéricas presentadas en este trabajo apuntan a la verdadera posibilidad de detectar las ondas de tsunami utilizando cables de fibra óptica. |
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