High resolution seafloor thermometry for internal wave and upwelling monitoring using Distributed Acoustic Sensing
In: ISSN: 2045-2322, 2023
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International audience ; Temperature is an essential oceanographic variable (EOV) that still today remains coarsely resolved below the surface and near the seafloor. Here, we gather evidence to confirm that Distributed Acoustic Sensing (DAS) technology can convert tens of kilometer-long seafloor fiber-optic telecommunication cables into dense arrays of temperature anomaly sensors having millikelvin (mK) sensitivity, thus allowing to monitor oceanic processes such as internal waves and upwelling with unprecedented detail. Notably, we report high-resolution observations of highly coherent near-inertial and super-inertial internal waves in the NW Mediterranean sea, offshore of Toulon, France, having spatial extents of a few kilometers and producing maximum thermal anomalies of more than 5 K at maximum absolute rates of more than 1 K/h. We validate our observations with in-situ oceanographic sensors and an alternative optical fiber sensing technology. Currently, DAS only provides temperature changes estimates, however practical solutions are outlined to obtain continuous absolute temperature measurements with DAS at the seafloor. Our observations grant key advantages to DAS over established temperature sensors, showing its transformative potential for the description of seafloor temperature fluctuations over an extended range of spatial and temporal scales, as well as for the understanding of the evolution of the ocean in a broad sense (e.g. physical and ecological). Diverse ocean-oriented fields could benefit from the potential applications of this fast-developing technology.
Titel: |
High resolution seafloor thermometry for internal wave and upwelling monitoring using Distributed Acoustic Sensing
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Autor/in / Beteiligte Person: | Pelaez Quiñones, Julián David ; Sladen, Anthony ; Ponte, Aurelien ; Lior, Itzhak ; Ampuero, Jean Paul ; Rivet, Diane ; Meulé, Samuel ; Bouchette, Frédéric ; Pairaud, Ivane ; Coyle, Paschal ; Géoazur (GEOAZUR 7329) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; Université Côte d'Azur (UniCA)-Université Côte d'Azur (UniCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD France-Sud ) ; Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Océan Dynamique Observations Analyse (ODYSSEY) ; Université de Rennes (UR)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-IMT Atlantique (IMT Atlantique) ; Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT) ; Institute of Earth Sciences Jerusalem ; The Hebrew University of Jerusalem (HUJ) ; Aix Marseille Université (AMU) ; Université de Montpellier (UM) ; Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; ANR-15-IDEX-0001,UCA JEDI,Idex UCA JEDI(2015) ; ANR-17-CE04-0007,SEAFOOD,Dispositif fibre optique de suivi distribué de l'évolution des fonds marins(2017) ; ANR-19-CE04-0011,MONIDAS,Utilisation des capteurs acoustiques distribués (DAS) pour la surveillance des risques naturels(2019) ; ANR-21-ESRE-0020,MARMOR,Equipement géophysique de recherche marine avancée et observatoire multidisciplinaire pour la recherche et la surveillance à Mayotte(2021) |
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Zeitschrift: | ISSN: 2045-2322, 2023 |
Veröffentlichung: | HAL CCSD ; Nature Publishing Group, 2023 |
Medientyp: | academicJournal |
DOI: | 10.1038/s41598-023-44635-0 |
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