Au cours des 30 prochaines années, il y a une chance sur trois que la faille Hayward se rompe avec un séisme de magnitude 6,7 ou plus, selon le United States Geological Survey (USGS). Un tel tremblement de terre causera des dommages étendus aux structures, transports et services publics, ainsi que des perturbations économiques et sociales dans la baie de l'Est.

Les scientifiques des laboratoires nationaux Lawrence Livermore (LLNL) et Lawrence Berkeley (LBNL) ont utilisé certains des superordinateurs les plus puissants au monde pour modéliser les secousses du sol pour un séisme de magnitude (M) 7,0 sur la faille Hayward et montrer des mouvements plus réalistes que jamais. La recherche apparaît dans Lettres de recherche géophysique .

Les simulations précédentes ont résolu les mouvements du sol des basses fréquences jusqu'à 0,5-1 Hertz (vibrations par seconde). Les nouvelles simulations sont résolues jusqu'à 4-5 Hertz (Hz), représentant une augmentation de quatre à huit fois des fréquences résolues. Les mouvements avec ces fréquences peuvent être utilisés pour évaluer comment les bâtiments réagissent aux secousses

Les simulations reposent sur le programme de simulation sismique SW4 développé par LLNL et sur la meilleure représentation actuelle de la terre en trois dimensions (3D) (géologie et topographie de surface de l'USGS) pour calculer les secousses sismiques du sol dans toute la région de la baie de San Francisco. Les résultats sont, en moyenne, compatible avec les modèles basés sur les mouvements sismiques réels enregistrés dans le monde entier.

"Cette étude montre que des supercalculateurs puissants peuvent être utilisés pour calculer les secousses sismiques sur un grand échelle régionale avec plus de réalisme que nous n'avons jamais pu produire auparavant, " a déclaré Artie Rodgers, Sismologue LLNL et auteur principal de l'article.

La faille Hayward est une faille décroissante majeure du côté est de la région de la baie. Cette faille est capable de séismes de M 7 et présente un risque de mouvement du sol important pour la baie est très peuplée, y compris les villes d'Oakland, Berkeley, Hayward et Frémont. La dernière rupture majeure a eu lieu en 1868 avec un événement M 6,8-7,0. Les observations instrumentales de ce séisme n'étaient pas disponibles à l'époque. Cependant, les rapports historiques des quelques milliers de personnes qui vivaient dans la baie Est à l'époque indiquent des dommages importants aux structures.

L'étude récente rapporte des mouvements du sol simulés pour un séisme dit de scénario, l'une des nombreuses possibilités.

"Nous ne nous attendons pas à prévoir les spécificités des secousses d'un futur séisme de faille M 7 Hayward, mais cette étude démontre que des simulations 3D entièrement déterministes avec des fréquences jusqu'à 4 Hz sont désormais possibles. Nous obtenons un bon accord avec les modèles de mouvement du sol dérivés d'enregistrements réels et nous pouvons étudier l'impact de la source, effets de la trajectoire et du site sur les mouvements du sol, ", a déclaré Rodgers.

Comme ces simulations deviennent plus faciles avec les améliorations de SW4 et de la puissance de calcul, l'équipe échantillonnera une gamme de ruptures possibles et étudiera comment les mouvements varient. L'équipe travaille également sur des améliorations de SW4 qui permettront des simulations à 8-10 Hz pour des mouvements encore plus réalistes.

Pour les résidents de la Baie Est, les simulations montrent spécifiquement des mouvements du sol plus forts sur le côté est de la faille (Orinda, Moraga) par rapport au côté ouest (Berkeley, Oakland). Cela résulte de différents matériaux géologiques - des roches sédimentaires plus profondes et plus faibles qui forment les East Bay Hills. L'évaluation et l'amélioration du modèle terrestre 3D font l'objet de recherches en cours, par exemple en utilisant le 4 janvier, Séisme de 2018 M 4.4 à Berkeley qui a été largement ressenti autour de la faille nord de Hayward.

Les simulations de mouvement du sol des grands tremblements de terre sont de plus en plus acceptées à mesure que les méthodes de calcul s'améliorent, les ressources informatiques deviennent plus puissantes et les représentations de la structure terrestre en 3D et des sources sismiques deviennent plus réalistes.

Rodgers ajoute :« Il est essentiel de démontrer que les simulations informatiques hautes performances peuvent générer des résultats réalistes et notre équipe travaillera avec des ingénieurs pour évaluer les mouvements calculés, afin qu'ils puissent être utilisés pour comprendre la répartition des risques qui en résulte pour les infrastructures et, finalement, pour concevoir des systèmes énergétiques plus sûrs, bâtiments et autres infrastructures."