La terre est un endroit bruyant. Sismomètres, qui mesurent les mouvements du sol pour détecter les séismes, éruptions volcaniques, et des explosifs artificiels, enregistrent constamment de plus petites vibrations causées par les vagues de l'océan, rivières tumultueuses, et l'activité industrielle.

« Nous appelons cela « bruit sismique ambiant » parce que pour les personnes intéressées par les tremblements de terre, ce n'est pas très utile, ", explique la géoscientifique Lucia Gualtieri. "Mais ce n'est pas un bruit aléatoire."

Dans une nouvelle étude, Gualtieri et ses collègues ont découvert que ces blips apparemment insignifiants peuvent en fait coder la puissance des ouragans se déplaçant sur les eaux océaniques. Les résultats peuvent permettre d'estimer la force des ouragans passés, pour révéler comment le changement climatique influence la gravité et la fréquence de ces tempêtes.

Empreintes sismiques

Les scientifiques savent depuis le début du 20e siècle que les grandes tempêtes dans l'océan, y compris les cyclones tropicaux (également appelés « ouragans » et « typhons »), laisser leurs signatures dans les données sismiques. Le signal provient des vagues de l'océan générées par les vents forts de l'ouragan. Mais ce ne sont pas n'importe quelles vagues. "Les vagues que vous voyez quand vous allez à la plage ne suffisent pas, " dit Gualtieri, qui a dirigé l'étude en tant que chercheur postdoctoral à l'Observatoire de la Terre Lamont Doherty de l'Université Columbia.

Au lieu, les vibrations des tempêtes tropicales proviennent principalement d'interactions complexes entre les vagues, et des fluctuations de pression au sommet de l'océan, qui génèrent des mouvements de haut en bas dans l'eau. Ces vagues frappent le fond marin et font vibrer la terre.

Bien que les ouragans aient laissé une empreinte digitale dans les enregistrements sismiques, extraire beaucoup d'informations utiles de ces empreintes digitales s'est avéré difficile.

Sciences du son

Jusqu'à maintenant, la plupart des études essayant d'extraire des données sur les cyclones tropicaux à partir du bruit sismique se sont concentrées sur des tempêtes individuelles. Par contre, Gualtieri et ses collègues ont analysé 13 ans de cyclones tropicaux dans le nord-ouest de l'océan Pacifique.

L'équipe a utilisé les données de sept sismomètres stationnés en Asie orientale et sur des îles du Pacifique. "Peu importe que le sismomètre soit au fond de l'océan ou sur terre, " a expliqué Gualtieri. " Vous pouvez détecter ces signaux partout sur Terre. " Les données sur l'intensité des typhons proviennent de mesures satellites.

L'équipe a utilisé les 11 premières années de données pour former un algorithme informatique permettant de reconnaître les cyclones tropicaux dans les sismographes et d'estimer l'intensité de chaque tempête. Pour les deux années restantes, ils laissent l'ordinateur estimer l'intensité sur la base des seules données sismiques. Les estimations de l'algorithme correspondaient bien aux mesures des satellites. Cela suggère que les signatures dans le bruit sismique ambiant peuvent être une source fiable d'informations sur les cyclones tropicaux.

Regarder vers l'avant

Les données sismiques ne peuvent rivaliser avec les satellites lorsqu'il s'agit de faire des prévisions d'ouragan. Mais cela pourrait aider à améliorer les prévisions de ce que le changement climatique nous réserve.

Les modèles climatiques suggèrent que le réchauffement climatique rend les ouragans plus intenses. Cependant, les données réelles sont limitées, car les mesures satellites de l'intensité des ouragans ne datent que des années 1960 et 1970.

"C'est toujours un problème quand on essaie de voir s'il y a des tendances ou pas, parce que nos ensembles de données sont trop courts, ", explique la co-auteur Suzana Camargo. Elle étudie les cyclones tropicaux à l'observatoire terrestre de Lamont-Doherty.

Enregistrements sismiques, d'autre part, pourrait permettre aux scientifiques de remonter plus loin dans le temps. Une fois que l'équipe a affiné son algorithme avec davantage de données provenant d'autres bassins océaniques, l'enregistrement sismique pourrait ajouter plusieurs décennies à notre connaissance de l'activité des cyclones tropicaux.

Cette, à son tour, aiderait les climatologues à prédire ce qu'il adviendra des ouragans dans les décennies à venir, dit Camargo.