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Séismes : des capteurs GPS pour réduire le temps d’alerte

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Un réseau de capteurs GPS géodésiques, qui viendrait compléter les sismographes classiques, apporterait un gain de précision durant les premiers instants d'un séisme de forte magnitude. C'est ce que démontre une large équipe américaine, regroupant plusieurs laboratoires de recherche et des agences gouvernementales. 

Exemple d’un capteur GPS géodésique utilisé par les réseaux de surveillance testés aux États-Unis. © University of California Berkeley Seismological Lab

En mars 2011, lorsque s'est produit le tremblement de terre de Tohoku au Japon qui a déclenché un tsunami dévastateur, les sismomètres ont indiqué un séisme d'une magnitude de 8 sur l'échelle de Richter. Or, le tremblement de terre était en réalité de magnitude 9, mais il aura fallu 20 minutes pour le déceler. Conséquence, les villes éloignées de l'épicentre, comme Tokyo, n'ont pas immédiatement reçu le niveau d'alerte adéquat. Ce décalage de 20 minutes aurait pu être évité si les instruments de mesure avaient travaillé avec davantage de précision. Lors d'un séisme de magnitude supérieure à 7, en effet, les réseaux de sismographes installés sur les zones sensibles peuvent saturer, et parfois fournir des données sous-estimées, comme ce fut le cas à Tohoku.

Pour tenter d'apporter une solution, plusieurs agences gouvernementales américaines (US Geological Survey, NasaUS Coast GuardEarthScope Plate Boundary Observatory) et laboratoires de recherche universitaires (laboratoire de sismologie de l'université de Berkeley, The California Institute of Technology, l'université de Washington) planchent sur des réseaux de capteurs GPS qui viendront compléter les sismographes. Les informations d'un réseau de récepteurs GPS permettent en effet de bien repérer des mouvements du sol de forte amplitude, justement quand les instruments classiques parviennent à la saturation.

Carte de déploiement du réseau Bay Area Regional Deformation composé de 48 récepteurs GPS qui couvrent le nord de la Californie. Sa vocation est de surveiller les mouvements de la plaque Pacifique nord et de la baie de San Francisco, afin d'évaluer les risques de séismes. © University of California Berkeley Seismological Lab/Google Maps

Des GPS précis au millimètre pour évaluer les séismes

La méthode n'a cependant rien de simple et ne se résume par à la récupération de données provenant de GPS classiques. « Il s'agit de récepteurs GPS de qualité géodésique, confie Ingrid Johanson à Futura-Sciences, la scientifique en charge du réseau de capteurs sismiques GPS (Bay Area Regional Deformation ou Bard) du laboratoire de sismologie de l'université de Berkeley en Californie. Le signal des satellites GPS est utilisé d'une manière fondamentalement différente que pour les téléphones et les véhicules. Avec une analyse adéquate des données, la précision est de l'ordre du millimètre. Pour un traitement plus rapide nécessaire lors d'une alerte séisme, la précision est de l'ordre du centimètre. »

Plusieurs programmes pilote ont démarré en Californie, dans l'Oregon et l'État de Washington. Il y a actuellement 400 stations géodésiques GPS déployées en Californie. En cas de séisme, les capteurs peuvent déterminer l'ampleur du mouvement de la croute terrestre et déduire la magnitude exacte. « Dans le cas de Tohoku, l'utilisation de capteurs GPS aurait permis de déterminer qu'il s'agissait d'un séisme de magnitude 9 dans un délai de 60 à 90 secondes. Cela aurait permis d'informer plus précisément les sites les plus éloignés », souligne Ingrid Johanson.

Son équipe a également développé en partenariat avec The California Institute of Technology et l'université de Washington un système baptisé ShakeAlert qui localise le point initial d'un séisme, sa magnitude et évalue le délai avant que les secousses se fassent sentir. Toutes ces informations sont transmises via une application sur un ordinateur. « Nous travaillons actuellement à intégrer les données GPS et améliorer l'interface d'alerte ». Une application mobile ShakeAlert est également en préparation.

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