Le bruit sismique - les vibrations de bas niveau causées par tout, des rames de métro aux vagues qui se brisent sur la plage - est le plus souvent quelque chose que les sismologues s'efforcent d'éviter. Ils le factorisent dans des modèles et créent des algorithmes visant à l'éliminer afin qu'ils puissent identifier les signaux de séismes.

Mais Tim Clements pense que cela pourrait être un outil pour surveiller l'une des ressources les plus précieuses au monde :l'eau.

Étudiante diplômée travaillant dans le laboratoire de professeure adjointe de sciences de la Terre et des planètes Marine Denolle, Clements est l'auteur principal d'une étude récente qui a utilisé le bruit sismique pour mesurer la taille et les niveaux d'eau dans les aquifères souterrains en Californie. La technique pourrait même être utilisée pour suivre si et comment les aquifères rebondissent après les précipitations, et comprendre les changements géologiques qui pourraient se produire lorsque l'eau est pompée. L'étude est décrite dans un article récemment publié dans Lettres de recherche géophysique .

"La façon dont cela se ferait couramment aujourd'hui serait de prendre une mesure dans un puits d'eau souterraine, " Clements dit. " Et si vous avez un réseau de ces puits, vous pouvez développer un modèle où vous supposez un certain nombre de paramètres hydrologiques... et qui vous permet de mesurer la santé de l'aquifère.

"Mais ce que nous avons montré, c'est que nous pouvons simplement mesurer directement ces ondes qui traversent tout l'aquifère, " a-t-il poursuivi. " Nous n'avons donc pas à faire ces suppositions, car nous pouvons mesurer directement les vagues."

En utilisant ces mesures, les chercheurs ont pu mesurer la profondeur de l'eau de l'aquifère de la vallée de San Gabriel, situé juste à l'extérieur de Los Angeles, au centimètre près. Les efforts pour mesurer la taille de l'aquifère ont été limités par le réseau sismique existant, Clément a dit, et n'étaient donc précis qu'à environ un kilomètre.

"Cela nous donne un moyen de commencer à penser au volume, " a déclaré Denolle. "Ce que nous avons découvert, c'est qu'en utilisant cette méthode, le volume que nous avons calculé comme ayant été pompé de l'aquifère était égal au volume qui a été publié."

"Nous l'avons estimé à environ un demi-kilomètre cube, " a déclaré Clements. " Et c'est exactement ce que le maître des eaux de San Gabriel a dit qu'ils ont pompé pendant la sécheresse pour répondre à la demande. "

Cette sécheresse, Clément a dit, était l'une des raisons pour lesquelles les chercheurs ont choisi de se concentrer sur la vallée de San Gabriel.

"Ils avaient connu une sécheresse massive au cours des cinq dernières années, et il y a plus d'un million de personnes qui vivent dans cette zone relativement petite à l'extérieur de Los Angeles qui dépendent des eaux souterraines pour tous leurs besoins en eau, " dit-il. " Au cours des cinq dernières années, ils avaient perdu une grande quantité d'eau souterraine, et il y a un grand coût financier à cela, notre objectif était donc de comprendre si nous pouvons utiliser les ondes sismiques pour comprendre ce qui se passe avec l'aquifère."

La région est également déjà équipée d'un réseau de sismographes, il a dit, ce qui permet d'obtenir relativement facilement des données de bruit sismique et de les utiliser pour examiner l'aquifère.

Bien que l'étude n'ait pas été la première à avoir eu l'idée d'utiliser le bruit sismique pour étudier les eaux souterraines, Denolle a déclaré que les efforts antérieurs avaient été entravés car ils s'appuyaient sur un signal relativement faible par rapport à des facteurs environnementaux tels que la température et la pression.

"C'était un signal important que nous avons examiné, " dit-elle. " L'aquifère a oscillé avec 20 mètres de changements de hauteur d'eau en quelques années, c'est donc un signal plus important que n'importe quelle influence environnementale."

Le système pourrait également être un outil utile pour toute personne impliquée dans la gestion des ressources en eau, Clément a dit, parce qu'il peut leur donner une vue d'instant en instant de ce qui se passe précisément dans un aquifère souterrain.

"Cela pourrait être utilisé pour la gestion de l'eau, " Clements dit. " Dans cette étude, nous avons examiné environ 17 ans de données, de 2000 à 2017, mais à l'avenir, cela pourrait être utilisé dans une application de gestion de l'eau, afin que vous puissiez avoir une image de ce qui se passe avec l'aquifère au quotidien."

En plus de fournir des mesures des eaux souterraines, la technique peut également être utilisée pour surveiller la santé d'un aquifère au fil du temps.

« Si nous avions les données, nous pourrons peut-être utiliser cette technologie pour regarder à quoi ressemblaient les aquifères dans le passé et étudier l'évolution à long terme d'un aquifère, " a déclaré Denolle. " L'un des défis pour les personnes qui gèrent les ressources en eau est de savoir si les aquifères réagissent toujours de manière élastique, Cela signifie-t-il que nous pouvons le recharger avec la même capacité de stockage ou perd-il de la capacité au fil du temps lorsque nous pompons de l'eau ? En utilisant des ondes sismiques, nous pouvons potentiellement découvrir si ces aquifères sont élastiques ou non."

Aller de l'avant, Clément a dit, il prévoit de rechercher des moyens d'améliorer la résolution du système aux niveaux micro et macro.

Travaillant en collaboration avec le corps professoral de l'Université Tufts, il a installé des puits et des sismomètres sur le campus pour suivre les changements à mesure que les eaux souterraines sont pompées à la surface pour irriguer les terrains de sport. D'autres efforts se concentrent sur l'utilisation du réseau de sismomètres existant en Californie pour améliorer les moyens de mesurer la taille globale des aquifères.