Detección de terremotos a través de cables de fibra óptica
La Red Sísmica Nacional está trabajando en la integración de la tecnología DAS (Distributed Acoustic Sensing) en la detección de terremotos y tsunamis en tiempo real, en el estudio de la estructura de la corteza superficial y otras posibles aplicaciones de interés en el ámbito de la sismología.
La Detección Acústica Distribuida (DAS) abre nuevas oportunidades para la vigilancia sísmica en entornos inseguros o de difícil acceso, como zonas urbanas, infraestructuras críticas o el medio marino.
Desde 2020, el IGN está llevando a cabo diversos experimentos en diferentes contextos geológicos con el objetivo de evaluar las capacidades de esta técnica para la detección de terremotos y tsunamis.
¿Qué es la Detección Acústica Distribuida (DAS)?
El DAS es una técnica que permite hacer mediciones continuas de las deformaciones producidas a lo largo de un cable de fibra óptica producidas entre otros posibles fenómenos, por el paso de ondas sísmicas. Con esta tecnología la fibra óptica se convierte en una densa red de sensores capaz de detectar terremotos. A diferencia de los sensores sísmicos tradicionales que miden la aceleración, velocidad o el desplazamiento del suelo en puntos concretos, el DAS proporciona medidas de la deformación o de la tasa de deformación a lo largo de la fibra óptica.
| ¿Qué ventajas ofrece? | ¿Qué desafíos y limitaciones presenta? |
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¿Cómo funciona?
La unidad o interrogador DAS se conecta a uno de los extremos del cable y envía un pulso láser a través de éste. Las elongaciones del cable se calculan mediante la medida de los cambios de fase del haz reflejado y esparcido registrados en el mismo interrogador. Las reflexiones y esparcimientos del haz láser se producen en las posibles heterogeneidades de la fibra óptica y, si éstas cambian su posición, se medirá una diferencia de fase respecto al pulso reflejado anterior. Esto permite utilizar el cable de fibra óptica como una hilera de miles de sensores sísmicos simplemente enviando pulsos láser y registrando su reflexión y esparcimiento en un extremo de la fibra. Las aplicaciones de la técnica son numerosas y están todavía en aumento. En relación a la sismología se han detectado tanto terremotos regionales como telesismos.
¿Cuáles son los parámetros de adquisición?
Durante la medición, la fibra óptica es muestreada en el espacio y en el tiempo pudiéndose ajustar diferentes parámetros para la eficiente adquisición de los datos en función de las características del experimento. Entre los parámetros más importantes destacan:
- La distancia a interrogar.
- La potencia y ancho del pulso láser para optimizar la señal óptica.
- Frecuencia de pulso (número de pulsos enviado por segundo).
- Resolución de muestreo espacial (distancia entre dos puntos de muestreo consecutivos a lo largo de la fibra).
- Gauge length (distancia de integración).
- Tiempo de derivación para calcular la tasa de deformación.
Ensayos DAS realizados por el IGN
Los ensayos de Detección Acústica distribuida llevados a cabo por el IGN se enmarcan en diferentes regiones sismo-tectónicas. Estos datos se han adquirido con diferentes tipos de equipos y se han usado tanto cables terrestres como submarinos. Estas pruebas se enmarcan tanto bajo convenios nacionales (IGN-ADIF) como colaboraciones internacionales (IGN-universidad de Michigan ó IGN-IRIS). Los datos de estos experimentos resultan útiles en el registro de terremotos en zonas inaccesibles como complemento a los instrumentos convencionales. Estos datos además se han usado para determinar propiedades de la estructura más superficial del suelo y para el registro de telesismos con despliegues globales simultáneos de DAS. Los datos de estos ensayos están disponibles para su uso a través de FDSN o bajo petición a sismologia@transportes.gob.es.
- 1. Cable de la red ferroviaria de Adif en la sierra de Guadarrama
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL EXPERIMENTO:
| Túnel sierra de Guadarrama (cable en red ferroviaria) | ||
|---|---|---|
| Fibra / interrogador | Lugar | Soto del Real-Segovia |
| Fecha | Febrero, 2023 | |
| Propietario fibra | Adif | |
| Instalación cable | Canaleta en tierra siguiendo línea AVE | |
| Longitud interrogada | 36 km | |
| Interrogador | Aragon Photonics (HDAS) | |
| Medición | Tiempo medición | 28 días |
| Resolución espacial | 10 m | |
| Nº total sensores | 3600 | |
| Frecuencia muestreo | 100 Hz | |
| Tamaño datos | 2 TB | |
| Resultados | Magnitud mínima detectada | M 4.2 |
| Trabajos publicados | Andreas Wuestefeld et al (2023). The Global DAS Month of February 2023. Seismological Research Letters, 95 (3): 1569–1577. DOI: https://doi.org/10.1785/0220230180 | |
| Datos accesibles | FDSN: ZV (2023-2023): IGN-ADIF Traintrack, Central Mountain Range (Spain). DAS_MONTH experiment | |
UBICACIÓN DE LA FIBRA:
RESULTADOS:
- 2. Cable de la red ferroviaria de Adif en la cuenca de Granada
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL EXPERIMENTO:
| Cuenca de Granada (cable en red ferroviaria) | ||
|---|---|---|
| Fibra / interrogador | Lugar | Granada -Íllora |
| Fecha | Junio-septiembre, 2022 | |
| Propietario fibra | Adif | |
| Instalación cable | Canaleta en tierra siguiendo línea AVE | |
| Longitud interrogada | 36 km | |
| Interrogador | Aragon Photonics (HDAS) | |
| Medición | Tiempo medición | 82 días (interrumpidos) |
| Resolución espacial | 10 m | |
| Nº total sensores | 3600 | |
| Frecuencia muestreo | 100 Hz | |
| Tamaño datos | 3 TB | |
| Resultados | Magnitud mínima detectada | M 0.8 |
| Trabajos publicados | Canudo J., et al. (2025) Ambient Noise Interferometry using Chirped-Pulse DAS data for subsurface exploration. 29th International Conference on Optical Fiber Sensors. 2025 Porto, Portugal. Extended Abstract. Preciado-Garbayo J., et al. (2025) Chirped-Pulse DAS as a seismic surface wave monitoring tool along trackside dark fibers: application in the analysis of superstructure features. 29th International Conference on Optical Fiber Sensors. 2025 Porto, Portugal. Extended Abstract | |
| Datos accesibles | Bajo petición a través de sismologia@transportes.gob.es | |
UBICACIÓN DE LA FIBRA:
RESULTADOS:
Local earthquake, M 1.9, Granada, Spain 2022/07/02
Teleseismic event, M 7.7, Mexico 2022/09/19
- 3. Cable submarino en el mar Mediterráneo
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL EXPERIMENTO:
| Mar mediterráneo (cable submarino) | ||
|---|---|---|
| Fibra / interrogador | Lugar | Valencia-Mallorca |
| Fecha | Septiembre, 2020 | |
| Propietario fibra | ISLALINK | |
| Instalación cable | Cable submarino enterrado a 1 m | |
| Longitud interrogada | 50 km | |
| Interrogador | Febus (A1-R) | |
| Medición | Tiempo medición | 14 días |
| Resolución espacial | 16,8 m | |
| Nº total sensores | 2977 | |
| Frecuencia muestreo | 1000 Hz | |
| Tamaño datos | 40 GB/h | |
| Resultados | Magnitud mínima detectada | M 3.6 |
| Trabajos publicados | Xiao, H., Tanimoto, T., Spica, Z.J., Gaite, B., Ruiz-Barajas, S., Pan, M., & Viens, L. (2022). Locating the precise sources of high-frequency microseisms using distributed acoustic sensing. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL099292. DOI: https://doi.org/10.1029/2022GL099292 | |
| Spica, Z. J., J. AjoFranklin, G. C. Beroza, B. Biondi, F. Cheng, B. Gaite, B. Luo, E. Martin, J. Shen, C. Thurber, et al. (2023). PubDAS: A PUBlic Distributed Acoustic Sensing Datasets Repository for Geosciences, Seismol. Res. Lett. 94, 983–998, DOI: 10.1785/ | ||
| Datos accesibles | FDSN: ZH (2020-2020): The Valencia-Islalink Distributed Acoustic Sensing Experiment | |
UBICACIÓN DE LA FIBRA:
RESULTADOS:
- 4. Cable del radiotelescopio del Pico Veleta en Granada
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL EXPERIMENTO:
| Ciudad de Granada (cable a telescopio) | ||
|---|---|---|
| Fibra / interrogador | Lugar | Granada IRAM-Telescopio pico Veleta |
| Fecha | Agosto, 2020 | |
| Propietario fibra | IRIS | |
| Instalación cable | Canaleta en tierra | |
| Longitud interrogada | 20 km | |
| Interrogador | Febus (A1-R) | |
| Medición | Tiempo medición | 23 horas |
| Resolución espacial | 4,8 m | |
| Nº total sensores | 4166 | |
| Frecuencia muestreo | 2000Hz | |
| Tamaño datos | 5,7 TB (240 GB/h ) | |
| Resultados | Magnitud mínima detectada | Sin registros de terremotos |
| Trabajos publicados | Li, Yang , Perton, M., Gaite, Beatriz, Ruiz-Barajas, Sandra and Spica, Zack. (2023). Near-surface characterization using Distributed Acoustic Sensing in an urban area: Granada, Spain. Geophys. J.Int, 235, 1849-1860, DOI: 10.31223/X5266C. | |
| Benjumea B. et al. (2021). DAS dataset analysis for refelection imaging with ambient noise in urban areas: Granada, Spain. European Association of Geoscientists & Engineers, DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.202120147 | ||
| Datos accesibles | Bajo petición a través de sismologia@transportes.gob.es | |
UBICACIÓN DE LA FIBRA:
RESULTADOS:
