2026 年海洋科技與海底纜線監測：使用 Fiber Optic Sensing 進行地質告警
如果說 DAS 是海底的「耳朵」，那麼分散式溫度感測（Distributed Temperature Sensing, DTS）與分散式應變感測（Distributed Strain Sensing, DSS）就是海底的「皮膚」。DTS 利用拉曼散射（Raman scattering）中反斯托克斯光與斯托克斯光的強度比對溫度的高度敏感性，來推算光纖沿線的溫度分佈。其空間解析度通常為 0.5 至 2 公尺，溫度解析度可達 0.01°C，非常適合監測海底地層的熱異常。例如，當海底火山活動加劇或熱液噴口（hydrothermal vent）流量改變時，周邊海床溫度會出現微小但可偵測的上升，DTS 能在數分鐘內捕捉到異常並發出預警。
DSS 則主要依賴布里淵散射（Brillouin scattering）的頻移與光纖應變之間的線性關係。當海底地層發生緩慢變形、沉降或剪切時，埋設於海床沉積物中的光纖會隨之伸縮，布里淵頻移量便對應了應變大小。DSS 的應變解析度可達微應變（με）等級，對於監測離岸風場基礎的長期沉降、油氣管線的地層移動、以及活動斷層的慢滑移事件，具有極高的應用價值。在 2026 年的實務架構中，DAS、DTS 與 DSS 經常整合在同一套詢問器平台中，透過分波多工（WDM）或分時多工（TDM）共享同一條光纖，形成「聲-溫-應變」三模態的綜合感測網。
布里淵散射與相位敏感技術的比較：選擇取決於監測目標
在系統設計階段，工程團隊必須根據監測目標選擇合適的感測模態。DAS 的優勢在於高採樣率與高空間密度，適合捕捉地震波、瞬態振動與聲學事件；但其資料量極大，且對低頻應變的絕對量測較不靈敏。DTS 與 DSS 則提供絕對物理量的量測，適合追蹤長期趨勢，但時間解析度較低，通常為分鐘級而非毫秒級。2026 年的趨勢是「融合式架構」：以 DAS 作為觸發器，當偵測到異常振動時，自動啟動 DTS 與 DSS 的高精度掃描，確認是否伴隨溫度或應變的異常變化。這種「先篩選、後確認」的邏輯，能有效降低誤報率，同時保留對重大地質事件的完整觀測能力。
另一個關鍵比較點是抗衰減能力。布里淵散射的訊號較強，適合長距離監測，單端量測距離可達 50 至 100 公里；相位敏感技術的訊號較弱，長距離時需要光放大或拉曼放大輔助，否則訊號雜訊比會快速下降。但在海底纜線應用中，由於端站通常具備供電與維護能力，可以部署中繼放大器或採用環形架構，因此距離限制並非無法克服。真正的挑戰在於海床環境的耦合效率：光纖是否與地層緊密接觸，決定了它能否準確感受到地層的振動與形變。這也是為什麼 2026 年的新鋪纜線在設計階段，就開始考慮「感測友善」的埋設工法與纜線護套材料。
從被動搶修到主動預警：地質告警系統的架構設計
有了感測技術，還需要一套完整的系統架構，才能將原始光訊號轉化為可操作的地質告警。2026 年的海底纜線地質告警系統，通常包含四個層次：感測層、邊緣運算層、資料融合層與決策應用層。每一層都有其關鍵設計考量，以下分別說明。
邊緣運算與 AI 異常辨識：讓告警在海底端站就完成
傳統的監測系統習慣將所有資料回傳至陸上資料中心再進行分析，但 DAS 的資料產生速率極高。一條 50 公里的 DAS 光纖，若以 2 公尺通道間距、10 kHz 採樣率、16 位元解析度計算，每秒產生的原始資料量約為 4 GB。這種資料量若全部回傳，不僅頻寬成本驚人，延遲也將使即時告警變得不可能。因此，2026 年的系統架構普遍採用「邊緣優先」策略：在海底端站或近岸的登陸站部署邊緣運算伺服器，直接在當地進行訊號處理與事件偵測。
邊緣運算層的核心任務包括：訊號解調、降噪、特徵萃取與初步分類。常見的處理流程是：先對每個通道進行帶通濾波，移除潮汐、波浪與船隻造成的低頻漂移；接著計算短時窗與長時窗的能量比，偵測突發性事件；再將事件波形送入輕量級 AI 模型（如卷積神經網路或遞迴神經網路）進行分類，區分地震、海底滑坡、鯨豚叫聲、船舶噪音與儀器雜訊。只有被判定為「有地質意義」的事件，才會將壓縮後的波形與特徵值上傳至雲端。這種設計可將資料傳輸量降低 90% 以上，同時將端到端告警延遲壓縮至數秒以內。
2026 年的 AI 模型還有一個重要進展：遷移學習與聯邦學習的應用。由於海底環境的多樣性極高，在台灣東部海域訓練的模型未必適用於日本海或地中海。聯邦學習允許各區域的監測站在不共享原始資料的前提下，共同更新一個全局模型，既保護資料隱私，又提升模型的泛化能力。這對於跨國的海底纜線監測合作尤為重要。
告警閾值與誤報抑制策略：不讓狼來了成為常態
地質告警系統最大的實務挑戰之一，是誤報率過高導致使用者麻木。海底環境充滿各種噪音源：潮汐與波浪的週期性壓力、船隻航行與聲納、鯨豚與魚群的生物噪音、甚至纜線本身的熱脹冷縮。如果系統對每一個異常振動都發出警報，防災單位很快就會忽略它。因此，2026 年的成熟系統採用多層次的誤報抑制策略。
第一層是「空間相關性檢查」。地震波會以一定速度在空間中傳播，因此多個相鄰通道會依序出現相似的訊號；而船隻噪音或儀器雜訊通常只影響局部或少數通道。系統可以計算事件在空間上的相關性，只有當相關性超過閾值時，才判定為可能的地質事件。第二層是「多模態確認」。當 DAS 偵測到異常振動時，系統會自動檢查同一時間窗內 DTS 與 DSS 是否出現對應的溫度或應變變化。如果只有振動而無其他模態異常，則可能是生物或人為噪音，告警層級會降低。第三層是「歷史基線比對」。系統會建立每個通道的正常行為基線，包括日夜變化、季節變化與潮汐週期，只有當觀測值顯著偏離基線時，才觸發告警。
此外，2026 年的系統也開始導入「不確定性量化」的概念。AI 模型在輸出分類結果時，同時輸出信心分數；當信心分數低於閾值時，系統會將事件標記為「待人工確認」，而非直接發布警報。這種人機協作的設計，在現階段被證明比完全自動化的系統更可靠，也更符合防災作業的實務需求。
與既有海洋觀測網的整合：從單點實驗到國家級基礎設施
海底纜線感測如果要發揮最大價值，就不能是孤島式的實驗，而必須與既有的海洋觀測網整合。2026 年，我們看到三種主要的整合模式。第一種是「纜線-浮標混合架構」：在海底纜線的關鍵節點連接海面浮標，浮標上搭載氣象、海象與衛星通訊設備，形成立體的觀測網。第二種是「與 OBS 互補」：在光纖感測的盲區或關鍵位置，部署傳統海底地震儀作為校驗與補充，確保觀測資料的完整性。第三種是「資料共享平台」：將光纖感測資料與海嘯預警系統、地震速報系統、船舶自動識別系統（AIS）等既有平台串接，讓防災決策者能在同一個介面上看到所有相關資訊。
以台灣為例，中央氣象署與國家地震工程研究中心在 2025 至 2026 年間，已開始將東部海域的通信光纖納入地震監測網的實驗計畫。這些光纖原本用於連結台灣本島與蘭嶼、綠島的通信，現在則同時提供 DAS 觀測資料，補足了東部外海長期缺乏即時地震觀測的缺口。這種「電信基礎設施與防災基礎設施共構」的模式，預期將在 2026 年後成為亞太地區的標準做法。
2026 年關鍵應用場景與實際案例
光纖感測在地質告警的應用，已經從概念驗證進入多個實際場景。以下聚焦三個在 2026 年最具代表性的應用領域，並探討其技術需求與實務挑戰。
台灣與東亞地震帶的纜線監測：隱沒帶的即時聽診
台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的碰撞帶，地震活動頻繁，且東部外海有活躍的隱沒帶。長期以來，陸上地震網對東部外海的地震定位精度不足，而海底地震儀的佈放成本高、回收風險大。2026 年，台灣開始利用東部海域的國際通信光纖與離岸風場電纜，建構 DAS 監測網。這些光纖的端站位於台灣本島，詢問器安裝在登陸站，無需水下供電或維護，大幅降低了營運成本。
實際案例顯示，DAS 系統能夠偵測到規模 3 以下的微小地震，並清楚記錄地震波的到時與波形。更重要的是，DAS 對「慢地震」的觀測能力遠優於傳統地震儀。慢地震是板塊界面的緩慢滑移，持續數小時到數天，釋放的能量相當於規模 6 至 7 的地震，但不會產生強烈震動。過去只能靠 GPS 觀測地表位移來推斷，如今 DAS 可以直接觀測到海底地層的應變變化，為隱沒帶的滑移行為研究提供了革命性的資料。
此外，東亞地區的跨國合作也在 2026 年加速。日本、台灣、菲律賓與印尼的研究機構開始共享部分光纖感測資料，特別是在南海與菲律賓海板塊邊界區域。這種合作不僅提升區域地震預警能力，也為海嘯模擬提供了更精確的海底震源資訊。當然，跨國資料共享涉及主權與國安敏感問題，實務上多以「特徵值交換」或「事件目錄共享」的方式進行，而非原始波形傳輸。
離岸風場與油氣管線的地層沉降預警：能源基礎設施的守護者
2026 年，全球離岸風電裝置容量持續攀升，台灣海峽、北海、美國東岸與日本周邊海域都有大規模風場建設。離岸風機的基礎結構長期承受風浪與海流載荷，海底地層的沉降或沖刷可能導致基礎傾斜甚至損壞。傳統的監測方式依賴定期水下檢查或安裝在基礎上的點狀感測器，不僅成本高，也無法提供連續的空間覆蓋。
將 DSS 光纖嵌入風機基礎周邊的海床沉積物中，可以連續監測地層的應變分佈。當某個區域出現異常壓縮或拉伸時，系統會發出預警，通知運維團隊進行檢查。2026 年的多個離岸風場案例顯示，DSS 成功偵測到颱風過後的海床沖刷事件，以及因地層壓密造成的緩慢沉降。這些資訊讓風場營運商能夠在結構受損前進行加固，避免了數百萬歐元的維修成本與發電損失。
油氣管線的應用同樣重要。海底管線穿越活動斷層或軟弱地層時，地震或地層滑動可能導致管線彎曲、破裂，引發漏油或氣爆。將光纖與管線共構，並使用 DAS 與 DSS 監測，可以即時偵測到第三方入侵（如船錨拖曳）、地層移動與管線變形。2026 年，挪威與巴西的離岸油氣田已將光纖感測列為標準配備，並與既有的壓力與流量感測器整合，形成完整的管線完整性管理系統。
海底火山與板塊邊界活動監測：預測海底噴發與海嘯風險
海底火山活動是另一個光纖感測展現獨特價值的領域。全球有數萬座海底火山，其中許多位於板塊邊界或熱點（hotspot）之上。海底噴發不僅會改變海底地形，還可能引發海嘯、酸化海水、影響海洋生態。傳統的監測方式依賴船隻巡航與衛星遙測，但這些方法的时间解析度不足，難以捕捉噴發前的細微前兆。
2026 年，研究團隊開始在已知的活躍海底火山周邊鋪設或利用既有光纖，進行連續監測。DAS 可以偵測到岩漿移動產生的微震（volcanic tremor），DTS 可以捕捉熱液系統的溫度變化，DSS 則能記錄岩漿膨脹造成的地層應變。這些多模態資料的整合，讓科學家能夠建立火山活動的基線，並在異常發生時發出預警。例如，2025 年底至 2026 年初，地中海某海底火山的 DAS 系統偵測到微震頻率與強度同步上升，隨後 DTS 記錄到周邊水溫異常，研究團隊據此提前發布了噴發預警，雖然最終噴發規模不大，但已驗證了系統的預警能力。
海嘯風險是海底火山與地震監測的最終關切。海底滑坡或火山側翼崩塌可能引發局部海嘯，對沿岸社區造成嚴重威脅。光纖感測系統能夠在滑坡發生的第一時間偵測到地層的加速度變化，並結合海嘯模擬模型，快速評估受影響區域。2026 年，聯合國教科文組織政府間海洋學委員會（IOC）已將光纖感測納入海嘯預警系統的建議技術清單，鼓勵各國在關鍵海域部署。
挑戰、瓶頸與未來展望
儘管前景光明，2026 年的海底纜線光纖感測仍面臨多項技術與非技術挑戰。這些挑戰的解決與否，將決定這項技術能否從「示範計畫」走向「全球普及」。
訊號衰減與長距離監測的技術極限
光纖中的訊號衰減是物理限制。標準單模光纖在 1550 nm 波段的衰減約為 0.2 dB/km，經過 100 公里後訊號強度只剩初始值的百分之一。對於 DAS 而言，這意味著長距離監測需要光放大技術，但傳統的摻鉺光纖放大器（EDFA）會引入自發輻射雜訊，且無法雙向放大。2026 年的解決方案包括：使用拉曼放大（Raman amplification）分散式放大、採用環形架構讓脈衝從兩端同時進入、以及在海底部署中繼器。這些方案各有優缺點，工程團隊需要根據監測距離、解析度要求與預算進行取捨。
另一個瓶頸是海床耦合效率。光纖若懸浮在水中或鬆散地置於海床上，其感受到的振動與應變會遠小於緊密埋設於沉積物中的光纖。2026 年的新鋪纜線開始採用「感測友善」設計，例如在光纖外層增加高密度護套、使用犁埋工法將纜線埋入海床下 1 至 2 公尺、或在關鍵區域使用水泥固化。但對於既有纜線，事後改善耦合效率極為困難，這也限制了 DAS 在舊纜線上的靈敏度。
資料所有權與跨國法規問題
海底纜線通常由電信聯盟或私人企業擁有，而感測資料可能涉及商業機密、國家安全與個人隱私。誰擁有這些資料？誰有權存取？誰能決定是否公開？這些問題在 2026 年仍未有國際共識。例如，一條穿越多國海域的通信纜線，其 DAS 資料可能記錄到船隻航行軌跡、潛艇活動、甚至漁業作業資訊，這些都可能是敏感的。此外，不同國家對於資料在地化（data localization）的要求各異，跨國傳輸可能觸犯法規。
實務上，2026 年的解決方案傾向於「分層資料治理」：原始波形資料由纜線擁有者與合作研究機構共同管理，僅在特定條件下共享；事件目錄與特徵值則可公開發布，供防災與科研使用。部分區域性組織，如太平洋海嘯預警中心，已開始制定資料共享的標準協議。然而，全球性的治理框架仍待建立，這將是未來數年的重要課題。
2026-2030 年的技術路線圖
展望未來五年，海底纜線光纖感測有幾個明確的發展方向。第一是「更高解析度與更長距離」：新一代詢問器目標是將空間解析度推進到 0.1 公尺，同時將單端監測距離延伸至 200 公里以上。第二是「多模態整合晶片化」：將 DAS、DTS、DSS 的詢問功能整合到單一光子晶片中，降低體積、功耗與成本，讓小型化的感測節點可以部署在更多纜線上。第三是「AI 模型的自主進化」：透過聯邦學習與持續學習，讓系統能夠適應不同海域的環境特性，並自動發現新的異常模式。第四是「與量子感測的結合」：量子增強的光纖感測可能進一步提升靈敏度與抗雜訊能力，雖然仍處於早期研究階段，但潛力巨大。
在應用層面，2026 至 2030 年間預期會看到更多「纜線感測即服務」（Sensing-as-a-Service）的商業模式出現。電信業者將暗光纖或備用光纖出租給防災機構、研究單位或能源公司，並提供資料處理與告警服務。這種模式可以讓電信業者開拓新的營收來源，同時讓防災單位以較低成本獲得高品質的監測資料，形成雙贏。
結論：當每一條纜線都成為地球的聽診器
2026 年，海底纜線的角色正在發生質變。它不再只是數據傳輸的通道，而是地球科學觀測的前線感測器。透過光纖感測技術，尤其是 DAS、DTS 與 DSS 的整合應用，我們終於有能力以過去難以想像的空間密度與時間解析度，持續監聽海底地層的每一個微小震動、溫度變化與應變累積。這項技術的價值不僅在於防災減災，更在於它打開了一扇窗，讓我們得以窺見板塊運動、海底火山活動與海洋地質過程的即時動態。
當然，挑戰依然存在。技術極限需要工程創新來突破，資料治理需要國際合作來建立規範，商業模式需要跨產業協作來驗證。但從 2026 年的發展軌跡來看，這些挑戰並非不可克服。當越來越多的通信纜線、電力纜線與油氣管線被賦予感測功能，我們實際上是在編織一張覆蓋全球海洋的「地球聽診網」。這張網不僅能在地震與海嘯發生時爭取寶貴的預警時間，更能累積長期的地質資料，為人類理解腳下這顆藍色星球的運作方式，提供堅實的科學基礎。
對台灣這樣位於板塊交界、地震與海嘯風險高的島嶼而言，這項技術的意義尤其重大。当我们能夠即時聽見海底的聲音，我們就離「與地球共生」的目標更近了一步。
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