La surveillance sismique des glaciers est essentielle pour mieux comprendre leur évolution et prévoir les risques. Le professeur FNS Fabian Walter a mis au point un nouvel outil de surveillance sous la forme de fibres optiques. Les fibres sont capables de surveiller des glaciers entiers.

Les glaciers sont en mouvement constant et doivent donc être surveillés. Les images satellites donnent des indices sur leur développement. En écoutant les glaciers de l'intérieur, la sismologie permet aux scientifiques de comprendre leurs mouvements avec une plus grande précision. Cependant, parce que les sismomètres sont difficiles à installer dans les zones glaciaires, la couverture de surveillance sismique des glaciers est inégale. Dans une étude récente, Fabien Walter, Professeur FNS à l'ETH Zurich, ont démontré qu'il est également possible de surveiller les glaciers à l'aide de fibres optiques. Non seulement les fibres sont plus faciles à installer que les sismomètres, ils offrent également plus de points de mesure. Ils représentent ainsi un moyen d'étendre la couverture de la surveillance sismique dans des zones difficiles d'accès.

Un point de mesure tous les deux mètres

L'étude, dont les résultats ont été récemment publiés dans la revue Communication Nature , a eu lieu à une altitude de 2, 500 mètres sur le glacier du Rhône à l'extrême nord-est du canton du Valais. Pendant cinq jours en mars 2019, deux équipes dirigées par Fabian Walter et Andreas Fichtner, spécialiste en sismologie et physique des ondes à l'ETH Zurich, ont enregistré des microséismes à l'aide d'un câble à fibre optique d'un kilomètre installé à quelques centimètres dans le manteau neigeux à la surface du glacier. La détection acoustique distribuée a été utilisée pour enregistrer les perturbations du signal optique - le résultat d'événements sismiques dans le glacier - à intervalles réguliers de plusieurs mètres le long du câble. Les enregistrements ont été convertis en sismogrammes.

Dans son étude, Fabian Walter rapporte qu'avoir un nombre beaucoup plus grand de capteurs dans la même zone de surveillance - 500 points de mesure ont agi comme des capteurs le long du câble de 1 kilomètre - signifiait que les données obtenues contenaient plus d'informations que celles des sismomètres, notamment en ce qui concerne la localisation des chutes de pierres et des séismes. De plus, le câble a permis de mieux comprendre les mouvements saccadés de stick-slip par lesquels le glacier se déplace. De nouveaux types d'ondes sismiques ont été identifiés, quelque chose qui n'avait pas été possible auparavant avec les sismomètres. Des mouvements saccadés de ce type étaient déjà connus pour se produire dans les calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique, mais c'était la première fois que leur existence était rigoureusement vérifiée dans les Alpes.

Que se passe-t-il à l'intérieur de la glace

Les fibres optiques sont déjà utilisées pour surveiller les tremblements de terre dans certains contextes; mais le spécialiste des tremblements de glace Fabian Walter est l'un des premiers scientifiques à travailler avec cette technologie sur les glaciers. « Il y a déjà d'autres équipes qui travaillent sur le sujet, en Alaska, par exemple, parce que la technologie de la fibre optique offre des avantages dans ce type d'environnement difficile, " explique le chercheur, qui a mené son étude en partenariat avec le Service sismologique suisse de l'ETH Zurich. « Alors qu'il faut souvent plusieurs heures pour installer une station sismologique capable de ne couvrir qu'une infime partie d'un glacier, il ne nous reste plus qu'à poser le câble et nous avons des centaines de capteurs. En théorie, la technologie nous permet de couvrir et de surveiller des glaciers entiers."

En mesurant les vitesses sismiques, le câble à fibre optique fournit également des informations supplémentaires, tels que des détails sur la composition de la glace. Il permet également aux scientifiques de mesurer les taux de déformation de la glace et de comprendre le processus par lequel les crevasses se forment.

D'autres applications restent à tester en dehors des zones glaciaires. Les fibres optiques sont déjà disponibles aux côtés des routes et des voies ferrées, et à proximité de certaines installations d'infrastructure. Fibre noire, en d'autres termes, les fibres optiques qui ont été installées mais ne sont pas opérationnelles peuvent être utilisées pour surveiller les événements sismiques et prévenir les dommages.