On demande souvent aux climatologues, « Le changement climatique rend-il les ouragans plus forts ? » mais ils ne peuvent pas donner de réponse définitive car le record mondial des ouragans ne remonte qu'à l'aube de l'ère des satellites. Mais maintenant, un carrefour de disciplines :la sismologie, sciences de l'atmosphère, et océanographie—offre une source de données inexploitée :l'enregistrement sismique continu, qui remonte au début du 20e siècle.

Une équipe internationale de chercheurs a trouvé une nouvelle façon d'identifier le mouvement et l'intensité des ouragans, typhons et autres cyclones tropicaux en suivant la façon dont ils secouent le fond marin, comme enregistré sur les sismomètres sur les îles et près de la côte. Après avoir examiné 13 ans de données provenant du nord-ouest de l'océan Pacifique, ils ont trouvé des corrélations statistiquement significatives entre les données sismiques et les tempêtes. Leurs travaux ont été publiés le 15 février dans la revue Lettres des sciences de la Terre et des planètes .

Le groupe d'experts a été constitué par Lucia Gualtieri de l'Université de Princeton, un chercheur associé postdoctoral en géosciences, et Salvatore Pascale, chercheur associé en sciences atmosphériques et océaniques.

La plupart des gens associent la sismologie aux tremblements de terre, dit Gualtieri, mais la grande majorité des enregistrements sismiques montre des mouvements de faible intensité provenant d'une source différente :les océans. "Un sismogramme est essentiellement le mouvement du sol. Il enregistre les tremblements de terre, car un tremblement de terre fait trembler le sol. Mais il enregistre aussi tous les petits autres mouvements, " du passage des trains aux ouragans. " Les typhons apparaissent très bien dans le dossier, " elle a dit.

Parce qu'il n'y a aucun moyen de savoir quand un tremblement de terre frappera, les sismomètres fonctionnent en permanence, toujours prêt à enregistrer l'arrivée dramatique d'un tremblement de terre. Entre ces événements bouleversants, ils traquent le grondement de fond de la planète. Jusqu'à il y a environ 20 ans, les géophysiciens ont qualifié ce grondement de faible intensité de bruit, dit Gualtieri.

"Qu'est-ce que le bruit ? Le bruit est un signal que nous ne comprenons pas, " dit Pascale, qui est également chercheur associé au Laboratoire de dynamique des fluides géophysiques de la National and Oceanic and Atmospheric Administration.

Tout comme les astronomes ont découvert que la statique entre les stations radio nous donne des informations sur le fond cosmique, les sismologues ont découvert que le "bruit" de bas niveau enregistré par les sismogrammes est la signature des tempêtes océaniques entraînées par le vent, l'effet cumulatif des vagues qui s'écrasent sur les plages de la planète ou qui se heurtent en pleine mer.

Une vague océanique agissant seule n'est pas assez forte pour générer une signature sismique aux fréquences qu'elle examinait, a expliqué Gualtieri, parce que les vagues océaniques typiques n'affectent que les quelques pieds supérieurs de la mer. "Le mouvement des particules décroît de façon exponentielle avec la profondeur, donc au fond de la mer tu ne vois rien, " dit-elle. " Le principal mécanisme pour générer des anomalies sismiques à partir d'un typhon est d'avoir deux vagues océaniques qui interagissent les unes avec les autres. " Lorsque deux vagues se heurtent, ils génèrent une pression verticale qui peut atteindre le fond marin et secouer un sismomètre à proximité.

Lorsqu'une tempête est suffisamment importante - et que les tempêtes classées comme ouragans ou typhons le sont - elle laissera un enregistrement sismique de plusieurs jours. Des chercheurs précédents ont réussi à tracer de grandes tempêtes individuelles sur un sismogramme, mais Gualtieri est venu à la question du côté opposé :un sismogramme peut-il trouver une grosse tempête dans la région ?

Gualtieri et ses collègues ont trouvé un accord statistiquement significatif entre l'occurrence de cyclones tropicaux et de grande amplitude, signaux sismiques de longue durée avec de courtes périodes, entre trois et sept secondes, appelés « microséismes secondaires ». Ils ont également pu calculer la force des typhons à partir de ces « microséismes secondaires, " ou de petites fluctuations, qu'ils ont réussi à corréler avec l'intensité observée des tempêtes.

En bref, l'enregistrement sismique contenait suffisamment de données pour identifier le moment où les typhons se sont produits et leur force.

Jusque là, les chercheurs se sont concentrés sur l'océan au large des côtes asiatiques en raison de ses puissants typhons et de son bon réseau de stations sismiques. Leurs prochaines étapes consistent à affiner leur méthode et à examiner d'autres bassins d'orage, à commencer par les Caraïbes et le Pacifique Est.

Et puis ils s'attaqueront au relevé sismique historique :« Quand on aura une méthode bien définie et qu'on aura appliqué cette méthode à toutes ces autres régions, nous voulons commencer à remonter le temps, " a déclaré Gualtieri.

Alors que les informations mondiales sur les tempêtes ne remontent qu'aux premiers jours de l'ère des satellites, à la fin des années 60 et au début des années 70, les premiers sismogrammes modernes ont été créés dans les années 1880. Malheureusement, les enregistrements les plus anciens n'existent que sur papier, et peu de documents historiques ont été numérisés.

« Si toutes ces données peuvent être mises à disposition, nous pourrions avoir des enregistrements remontant à plus d'un siècle, et alors nous pourrions essayer de voir n'importe quelle tendance ou changement d'intensité des cyclones tropicaux sur un siècle ou plus, " a déclaré Pascale. " Il est très difficile d'établir des tendances dans l'intensité des cyclones tropicaux, de voir l'impact du réchauffement climatique. Les modèles et les théories suggèrent qu'ils devraient devenir plus intenses, mais il est important de trouver des preuves d'observation."

« Cette nouvelle technique, s'il peut être démontré qu'il est valable dans tous les bassins sujets aux cyclones tropicaux, allonge effectivement l'ère des satellites, " a déclaré Morgan O'Neill, un T.C. Boursier postdoctoral Chamberlin en géosciences à l'Université de Chicago qui n'a pas participé à cette recherche. « Il étend la période de temps pendant laquelle nous avons une couverture mondiale de l'occurrence et de l'intensité des cyclones tropicaux, " elle a dit.

La capacité des chercheurs à corréler les données sismiques avec l'intensité des tempêtes est vitale, dit Allison Wing, un professeur assistant de la terre, sciences de l'océan et de l'atmosphère à la Florida State University, qui n'a pas participé à cette recherche. « Quand il s'agit de comprendre les cyclones tropicaux - ce qui contrôle leur variabilité et leur réponse au climat et au changement climatique - il est préférable d'avoir plus de données, en particulier des données qui peuvent nous renseigner sur l'intensité, ce que leur méthode semble faire. ... Cela nous aide à limiter la plage de variabilité que peut avoir l'intensité d'un ouragan."

Ce lien entre les tempêtes et la sismicité a commencé lorsque Gualtieri a décidé de jouer avec les données des ouragans pendant son temps libre, elle a dit. Mais lorsqu'elle a superposé les données sur les ouragans aux données sismiques, elle savait qu'elle était sur quelque chose. "J'ai dit, 'Wow, il y a quelque chose de plus que juste jouer. Contactons quelqu'un qui peut nous aider."

Son équipe de recherche s'est finalement agrandie pour inclure un deuxième sismologue, deux scientifiques de l'atmosphère et un statisticien. "La partie la plus difficile a été d'établir des communications avec des scientifiques venant d'horizons différents, " dit Pascale. " Souvent, dans différents domaines scientifiques, nous parlons des dialectes différents, différents dialectes scientifiques.

Une fois qu'ils ont développé un "dialecte partagé, " il a dit, ils ont commencé à faire des découvertes passionnantes.

"C'est ainsi que la science évolue, " dit Pascale. " Historiquement, ça a toujours été comme ça. Les disciplines évoluent d'abord au sein de leur propre royaume, alors un nouveau domaine est né."