研究人员完成对保护美国电网至关重要的电气测绘项目

Josiah02

一项历时近 20 年的努力终于完成，旨在绘制美国本土地壳和地幔电性地图，这对于在极端太阳风暴期间保护电网以及免受用作武器的电磁脉冲破坏至关重要。
研究人员制作的 3D 地电图为科学家、电力公司和其他人员提供了重要信息，帮助他们了解地表下自然产生的地磁流如何与电网接口。
新地图还可用于识别地质灾害和自然资源勘探的潜在目标，包括地热能和对清洁能源技术发展至关重要的关键矿物。
“以前，我们拥有一堆零散的信息，但却无法将它们串联起来，”俄勒冈州立大学地球、海洋和大气科学学院教授、该项目首席研究员亚当·舒尔茨 (Adam Schultz) 说道。“现在我们可以看到整个画面。”
极端太阳风暴是一种“空间天气”事件，当太阳大气层的扰动导致带电粒子流向地球时自然发生；这些粒子会强烈干扰地球磁场。
电磁脉冲是突然爆发的电磁辐射，例如故意核爆炸后产生的电磁辐射，即使爆炸发生在太空中，也会导致大面积的电力中断。舒尔茨说，这种脉冲与自然发生的太阳风暴事件有一些重要的共同特征。
5 月，地球经历了 30 多年来最强的太阳风暴，导致美国和其他地区大片地区出现明亮而持久的北极光。但这场风暴也影响了无线电和部分手机服务，并导致电网不稳定和 GPS 系统出现问题。
“在那场风暴期间，我们没有发现任何大规模的电力问题，电力行业也能够访问我们通过这项工作提供的数据，因此这表明该项目取得了成功，”舒尔茨说。“这是至关重要的信息，可以帮助他们了解地磁电流将如何与变电站相互作用。”
俄勒冈州立大学的研究人员大约 18 年前就开始测量和绘制地球电导率图。
磁感应阵列项目当时由美国地震研究联合会管理，并由俄勒冈州立大学舒尔茨的研究小组实施，其初衷是收集有关北美大陆结构和演化的信息。
从 2006 年开始，研究人员在俄勒冈州东部每隔 70 公里左右就部署了一套仪器，用于测量地表下的电磁能。舒尔茨说，通过这一过程首次创建了该大陆地电结构的 3D 视图，这对于了解该大陆的演化至关重要。
他说：“我们在大陆结构中发现了以前未知的结构，揭示了美国本土的领土是如何形成的。”
随着数据的不断涌入，研究人员意识到，所收集的信息对于识别地质灾害、地热能勘探区域、关键矿产勘探地点以及保护电网免受太空天气影响也可能很有价值。
舒尔茨说：“地磁感应电流总是流经电网，了解电网将如何受到这些电流的压力对于保持电网正常运转至关重要。我们可以采取一些措施来应对这种风险，而且我们确实正在这样做。”
研究人员一直在EarthScope 网站上分享项目期间收集的数据。舒尔茨说，现在整个美国从地表到地幔和地壳的前 300 公里都已可以 3D 视图显示。
现在，从整个地图来看，地表以下的导电性模式揭示了有关美国地质状况的新信息。例如，数据显示，从华盛顿特区到佐治亚州的东海岸的地壳结构发生了急剧转变，使该地区更容易发生像五月发生的那种大型地磁风暴。
舒尔茨说：“地壳转变会大大放大地磁感应电流，而该地区的电网无法处理这种电流。”
他说，需要对这类高危地区进行更多研究，以便研究人员能够获得更高分辨率的结构记录，更好地理解其影响。他指出，受舒尔茨及其团队工作启发的类似测绘项目目前也在其他几个国家进行或正在考虑中。