Direct tsunami wavefield sensing on submarine telecom cables enables coastal wave height forecasting

महासागर विशाल, अंधकारमय और मानवीय कानों के लिए काफी हद तक शांत है, फिर भी इसमें हजारों मील दूर तटों को तबाह कर देने वाले सुनामी लाने की शक्ति है। दशकों से, वैज्ञानिक इन विशाल लहरों पर नज़र रखने के लिए तैरते हुए बुओं (buoys) और समुद्र तल पर विशेष दबाव सेंसरों के एक विरल नेटवर्क पर निर्भर रहे हैं। ये उपकरण महत्वपूर्ण हैं, लेकिन इन्हें बनाना और बनाए रखना महंगा है, जिससे समुद्र के बड़े हिस्से बिना निगरानी के रह जाते हैं। जब कोई सुनामी बनती है, तो खुले महासागर में इसके सटीक ऊँचाई और गति को जानना ही एकमात्र तरीका है जिससे यह भविष्यवाणी की जा सके कि यह तट से टकराएगी, ताकि जीवन बचाने के लिए पर्याप्त समय मिल सके। चुनौती हमेशा से एक ऐसा तरीका खोजने की रही थी जिससे अरबों डॉलर के नए उपकरणों के बिना, खाली, गहरे महासागर को एक विशाल, निरंतर सुनने वाले पोस्ट (listening post) में बदला जा सके।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब ठीक यही करने का एक तरीका प्रदर्शित किया है, जिसमें मौजूदा समुद्री इंटरनेट केबलों को संवेदनशील तरंग डिटेक्टरों (wave detectors) में बदल दिया गया है। अक्टूबर 2026 में प्रकाशित एक अध्ययन में, उन्होंने दिखाया कि कैसे चिली के तट के पास 400 किलोमीटर लंबे सबमरीन टेलीकम्युनिकेशन केबल ने प्रशांत महासागर में यात्रा कर रही एक विशाल सुनामी को सफलतापूर्वक "सुना"। यह सुनामी जुलाई 2025 में कामचटका के पास आए एक शक्तिशाली भूकंप से उत्पन्न हुई थी। भले ही जब यह लहर चिली के तट पर पहुँची तो इसकी ऊँचाई केवल लगभग 4 सेंटीमीटर थी—जो इतनी कम थी कि नग्न आंखों से देखी नहीं जा सकती थी और समुद्र के बैकग्राउंड शोर में आसानी से खो सकती थी—शोधकर्ता फाइबर-ऑप्टिक केबल से एक स्पष्ट संकेत निकालने में सफल रहे। केबल के सूक्ष्म कंपन को पानी की गति के मानचित्र में बदलकर, वे सुनामी के मार्ग का पुनर्निर्माण करने और तट पर इसके आगमन की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे, जिससे 5 से 15 मिनट का चेतावनी समय मिला। यह कार्य सिद्ध करता है कि समुद्र तल पर पहले से मौजूद हजारों किलोमीटर के केबल को सुनामी के लिए एक वैश्विक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली में बदला जा सकता है।

यह कहानी 2025 के भूकंप से शुरू होती है, जो एक विशाल घटना थी जिसकी तीव्रता 8.8 थी और जिसने कामचटका क्षेत्र को झकझोर दिया था। इस भूकंप ने एक ट्रांसओशनिक सुनामी को जन्म दिया जो प्रशांत महासागर के पार यात्रा कर गई। हालांकि लहर इतनी शक्तिशाली थी कि नुकसान पहुँचा सके, लेकिन गहरे महासागर में इसकी ऊँचाई आश्चर्यजनक रूप से कम थी, जो लगभग 4 सेंटीमीटर मापी गई। इस तरह के सूक्ष्म विक्षोभ का पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने 'डिस्ट्रीब्यूटेड अकॉस्टिक सेंसिंग' (distributed acoustic sensing) या DAS नामक प्रणाली का उपयोग किया। यह तकनीक एक मानक फाइबर-ऑप्टिक केबल को, जिसका उपयोग इंटरनेट डेटा ले जाने के लिए किया जाता है, हजारों छोटे सेंसरों की एक श्रृंखला में बदल देती है। पारंपरिक अर्थों में ध्वनि सुनने के बजाय, यह प्रणाली केबल में लेजर प्रकाश भेजती है और यह मापती है कि प्रकाश वापस कैसे परावर्तित होता है। जब समुद्र तल हिलता है या पानी का दबाव बदलता है, तो यह केबल को बहुत मामूली रूप से खींचता या दबाता है। ये सूक्ष्म परिवर्तन प्रकाश को बदलते हैं, जिससे प्रणाली पूरी लंबाई में कंपन का उच्च सटीकता के साथ पता लगा पाती है।

शोधकर्ताओं ने चिली के एक विशिष्ट खंड पर ध्यान केंद्रित किया जहाँ 'ABYSS ऑब्जर्वेटरी' के रूप में जाना जाने वाला केबलों का एक नेटवर्क स्थापित किया गया था। इस नेटवर्क ने मौजूदा टेलीकॉम केबलों के तीन खंडों का उपयोग किया, जिससे समुद्र तल के 400 किलोमीटर पर कुल लगभग 27,000 सेंसिंग पॉइंट उपलब्ध हुए। जब सुनामी आई, तो इन सेंसरों से प्राप्त कच्चा डेटा शोर का एक अराजक मिश्रण था। समुद्र कभी वास्तव में शांत नहीं होता; यह जहाजों की गड़गड़ाहट, धाराओं के बदलाव और स्वयं उपकरणों की निरंतर गूंज से भरा होता है। प्रारंभिक डेटा में, सुनामी का संकेत बैकग्राउंड स्टैटिक (static) में पूरी तरह से छिपा हुआ था। लहर को खोजने के लिए, टीम को एक कुशल ऑडियो इंजीनियर की तरह काम करना पड़ा जो रिकॉर्डिंग को साफ करता है। उन्होंने पहले उस "सामान्य शोर" (common noise) को हटाया जो एक साथ सभी सेंसरों को प्रभावित कर रहा था, जो मुख्य रूप से स्वयं उपकरणों के कारण था। फिर, उन्होंने केवल सुनामी की धीमी, लंबी लय पर ध्यान केंद्रित करने के लिए फिल्टर लगाए, जो गुजरने में कई मिनट लेती है, जबकि सामान्य समुद्री लहरों के तेज़ और छोटे उतार-चढ़ाव को अनदेखा कर दिया।

इस सावधानीपूर्वक सफाई प्रक्रिया के बाद, एक स्पष्ट तस्वीर उभर कर आई। टीम ने केबल के सैकड़ों किलोमीटर तक फैले एक सुसंगत तरंग संकेत को पाया। संकेत अपेक्षित समय पर पहुँचा और कंप्यूटर मॉडल द्वारा अनुमानित लय से मेल खाता था। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने एक दिलचस्प बात देखी: संकेत की शक्ति केबल के एक स्थान से दूसरे स्थान पर बहुत अधिक भिन्न थी। कुछ स्थानों पर, केबल गुजरती लहर के प्रति मजबूती से प्रतिक्रिया करता था, जबकि अन्य स्थानों पर, पानी के समान रूप से हिलने के बावजूद, वह शायद ही कुछ महसूस करता था। इस भिन्नता ने सुझाव दिया कि केबल द्वारा लहर को महसूस करने का तरीका उसके स्थानीय वातावरण पर बहुत अधिक निर्भर करता है। कारक जैसे कि केबल रेत में कितनी गहराई तक दबा हुआ है, वह समुद्र तल के विरुद्ध कितनी मजबूती से दबा हुआ है, और समुद्र के निचले हिस्से का आकार कैसा है, इस बात को प्रभावित करते थे कि केबल पानी के दबाव को कितनी अच्छी तरह "महसूस" कर सकता है। इसका मतलब था कि केबल की गति को पानी की ऊँचाई के माप में बदलने के लिए एक साधारण, 'एक-सा-सबके-लिए' (one-size-fits-all) फॉर्मूला इस्तेमाल नहीं किया जा सकता था।

इस समस्या को हल करने के लिए, टीम ने एक व्यावहारिक, 'ट्रायल-एंड-एरर' (trial-and-error) दृष्टिकोण विकसित किया। हर केबल खंड के भौतिकी (physics) की गणना करने के बजाय, उन्होंने केबल की गति की तुलना सुनामी के एक कंप्यूटर सिमुलेशन से की, जिसे फ्लोटिंग बुओं के वास्तविक डेटा के विरुद्ध जांचा गया था। केबल के कंपन के आकार को उस विशिष्ट स्थान पर सिम्युलेटेड लहर के आकार से मिलाकर, उन्होंने केबल के प्रत्येक भाग के लिए एक अद्वितीय "रूपांतरण कारक" (conversion factor) बनाया। एक बार जब उन्होंने इन कस्टम कारकों को लागू किया, तो केबल का अव्यवध्य और असमान डेटा सुनामी की ऊँचाई के एक सुचारू और सुसंगत मानचित्र में बदल गया। परिणामी मानचित्र ने उल्लेखनीय स्पष्टता के साथ महासागर में चलती लहर को दिखाया, जो तट पर पारंपरिक ज्वार गेज (tide gauges) द्वारा दर्ज किए गए आगमन समय और लहर के आकार से मेल खाता था।

इस खोज का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा वह था जो शोधकर्ता इस नए डेटा के साथ कर सकते थे। उन्होंने केबल से प्राप्त पुनर्गठित लहर मानचित्र का उपयोग एक 'फॉरवर्ड सिमुलेशन' चलाने के लिए किया, जिसका अर्थ है कि उन्होंने वास्तविक समय के केबल डेटा को समुद्र के एक कंप्यूटर मॉडल में फीड किया ताकि भविष्यवाणी की जा सके कि आगे क्या होगा। इसने उन्हें चिली तट पर सुनामी के पहुँचने से पहले ही उसके आगमन का पूर्वानुमान लगाने की अनुमति दी। अपने परीक्षणों में, सिस्टम ने पहली बड़ी लहर के तट से टकराने से 5 से 15 मिनट पहले चेतावनी दी। हालांकि यह बहुत कम समय लग सकता है, लेकिन सुनामी की चेतावनियों की दुनिया में, यह एक महत्वपूर्ण समय अंतराल है जो अधिकारियों को अलर्ट जारी करने, समुद्र तटों को खाली करने और लोगों को ऊंचे स्थानों पर ले जाने की अनुमति दे सकता है। अध्ययन ने दिखाया कि केबल के साथ सेंसरों के घने नेटवर्क ने लहर के विकास को ट्रैक करने और उसके प्रभाव की उच्च सटीकता के साथ भविष्यवाणी करने के लिए पर्याप्त विवरण प्रदान किया, विशेष रूप से उन क्षेत्रों में जहाँ केबल तट के करीब चलता है।

यह सफलता यह नहीं बताती कि केबल का हर हिस्सा पूरी तरह से काम करता है। शोधकर्ताओं ने स्वीकार किया कि कुछ खंड इतने शोर वाले थे कि वे उपयोगी नहीं थे, और यह प्रणाली तब सबसे अच्छा काम करती है जब केबल एक अनुकूल स्थान पर हो जहाँ सिग्नल की गुणवत्ता अच्छी हो। उन्होंने यह भी नोट किया कि हालांकि यह तरीका एक दूरस्थ सुनामी के लिए अच्छा काम करता था, लेकिन पास के भूकंप से उत्पन्न लहरों का पता लगाना भूकंप के अत्यधिक शोर के कारण अधिक कठिन होगा। हालाँकि, मुख्य निष्कर्ष मजबूत है: दुनिया के मौजूदा बुनियादी ढांचे के केबल पहले की तुलना में कहीं अधिक सक्षम हैं। इन केबलों में सॉफ्टवेयर और सेंसिंग तकनीक की एक परत जोड़कर, एक विशाल, कम लागत वाला अवलोकन नेटवर्क बनाना संभव है जो महासागरों को उस तरह से कवर करता है जैसा पहले असंभव था।

इस कार्य के निहितार्थ एक एकल घटना से कहीं आगे तक विस्तृत हैं। शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि पहले से मौजूद केबलों का उपयोग करके एक पूर्ण, एंड-टू-एंड चेतावनी प्रणाली बनाना संभव है। यह दृष्टिकोण उन क्षेत्रों के लिए एक स्केलेबल समाधान प्रदान करता है जो वर्तमान में अनियंत्रित हैं, जैसे कि फारस की खाड़ी में मकरान सबडक्शन ज़ोन (Makran Subduction Zone), जहाँ सुनामी का जोखिम अधिक है लेकिन नए सेंसर नेटवर्क बनाने की लागत एक बाधा रही है। इंटरनेट के बैकबोन को तटीय समुदायों के लिए एक सुरक्षा जाल में बदलकर, यह तकनीक वैश्विक सुनामी निगरानी में मौजूद महत्वपूर्ण अंतरालों को भर सकती है। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि तकनीक में निरंतर सुधार और आगे के सत्यापन के साथ, ये सबमरीन केबल आपदा तैयारी का एक मानक हिस्सा बन सकते हैं, जिससे समुद्र की शांत, अंधेरी गहराइयों को एक ऐसी जगह में बदला जा सकता है जहाँ हम अंततः कार्रवाई करने के लिए समय रहते सुनामी के आगमन को सुन सकें।