為減少溫室氣體的排放，將捕獲的二氧化碳儲存在地下和利用地熱能發電是目前比較重要的兩項技術。然而，這兩項技術在實際運用過程中都存在一定的風險，比如會存在二氧化碳泄漏或引發地震。為了應對這些風險，我們迫切需要更好的監測工具。

近日，日本九州大學的研究人員展示了一種使用小型地震源和光纖電纜，連續監測地表下環境的新方法。該方法能夠準確、頻繁地測量地面變化，有助于安全有效地實施應對氣候變化的舉措。

由于成本限制，傳統的地震監測通常以很長的時間間隔進行。數據之間的間斷，意味著很容易錯過捕捉二氧化碳或地熱儲層的意外變化。研究小組開發的新方法使用一個小型震源，該震源旋轉17公斤的偏心重物來產生振動以探測地面。

基于一種稱為分布式聲學傳感的技術，然后通過測量穿過光纖的光的變化，在埋入的光纖電纜（可能長達數十公里）的數百個點上檢測振動情況。

通過分析這些信號，研究人員可以確定孔隙壓力的變化—地下空隙內流體的壓力。在現場部署的系統中，此類變化可能表明存在二氧化碳泄漏或地熱儲層發生變化。

為了測試這個新系統的有效性，研究人員在兩個地點進行了現場實驗：日本西南部九州島上的一塊地熱田和日本東北部釜石附近的一個海成層。

現場實驗的結果表明，新系統能夠以超過99.99%的準確率識別被監測地下層的信號變化，檢測到的信號變化代表與地熱作業和降雨相關的孔隙壓力變化。

研究專家Takeshi Tsuji說：“我們的研究表明，通過將小型震源與分布式聲學傳感技術相結合，能夠更快地檢測到危險信號并做出響應，這對于推進碳捕獲和儲存以及地熱能開發項目至關重要。”

該研究論文題為“Continuous monitoring system for safe managements of CO2 storage and geothermal reservoirs”，已發表在Scientific Reports上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41598-021-97881-5

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