Le fibre ottiche misurano le scosse della frana di Brienz

Quando la frana di Brienz si abbatté nella valle nel 2023, un team di ricerca del WSL e dell’ETH Zurigo misurò con successo le scosse utilizzando un nuovo metodo. Questo metodo sfrutta i cavi in fibra ottica già esistenti per Internet e si dimostra promettente per il monitoraggio su larga scala di terremoti, valanghe e movimenti rocciosi.

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I ricercatori utilizzano una Dark Fiber, cioè una fibra non utilizzata all'interno di un cavo per telecomunicazioni. A questa viene collegato un dispositivo chiamato interrogatore, che invia impulsi laser attraverso la Dark Fiber. Se la fibra subisce una minima deformazione, gli impulsi ritornano alterati. Questo metodo può essere applicato ovunque i cavi in fibra ottica siano interrati per le comunicazioni – un'infrastruttura ampiamente diffusa in Svizzera, ad esempio lungo le linee ferroviarie. Lungo la strada del Passo del Flüela, il team WSL-ETH, guidato da Fabian Walter, sismologo presso il WSL, ha già utilizzato con successo questo sistema per registrare valanghe.

I movimenti della roccia a Brienz hanno offerto un'opportunità unica per testare il metodo su una frana: la montagna è stata monitorata attentamente con radar e sismometri prima e durante l'evento, e la società Swisscom Broadcast AG ha concesso l'accesso a un cavo in fibra ottica tra Tiefencastel e Filisur. I ricercatori hanno inviato impulsi laser attraverso questo cavo per 45 giorni utilizzando un interrogatore del gruppo di Sismologia e Fisica delle Onde dell'ETH Zurigo, fino all'avvio della frana nella notte tra il 15 e il 16 giugno. "Le misurazioni hanno superato le nostre aspettative", afferma Walter. "Siamo riusciti a rilevare centinaia di piccoli distacchi di roccia prima del dell’evento principale, e naturalmente la grande frana."

La sfida più grande nel rilevamento tramite fibra ottica è filtrare i segnali desiderati dalle innumerevoli vibrazioni causate da treni, traffico o fiumi. A questo scopo, la dottoranda WSL Jiahui Kang ha sviluppato un algoritmo basato su intelligenza artificiale che riconosce automaticamente i segnali. I ricercatori hanno riportato, nella rivista Geophysical Research Letters, che l'algoritmo è stato in grado di identificare correttamente il 95% dei movimenti della roccia. Come confronto sono state utilizzate le misurazioni radar della società Geoprevent, che ha monitorato l'area della frana di Brienz.

Quali ostacoli rimangono per un'adozione su larga scala di questo metodo? Secondo Fabian Walter, ci sono diversi problemi: i modelli computazionali per filtrare i segnali desiderati dai rumori di fondo sono ancora in fase di sviluppo. Inoltre, le misurazioni producono enormi quantità di dati, che possono arrivare a diversi terabyte al giorno. "Bisogna imparare a elaborare i dati in tempo reale", afferma Walter. Infine, gli interrogatori, che costano più di 100.000 franchi, sono ancora molto costosi, sebbene il loro prezzo stia diminuendo. Walter prevede che questi problemi saranno risolti nei prossimi anni: "Queste informazioni sono troppo preziose per non essere utilizzate." Il metodo della fibra ottica può potenzialmente monitorare frane, valanghe, terremoti e colate detritiche con precisione locale e su lunghe distanze. Tutto ciò che serve è una rete di comunicazione in fibra ottica – una rete che continua a crescere in tutto il mondo.