Les scientifiques pourront prédire les magnitudes des séismes plus tôt que jamais grâce aux nouvelles recherches de Marine Denolle, professeur adjoint au Département des sciences de la Terre et des planètes (EPS).

« Pour les tremblements de terre de glissement de grande ampleur comme ceux qui se produisent sur la faille de San Andreas, qui sont susceptibles de se rompre pendant environ 50 secondes, nous serions capables de prédire les magnitudes finales 2 à 5 secondes après avoir obtenu la première onde sismique, " dit Denolle, auteur principal de l'étude parue récemment dans Lettres de recherche géophysique .

Denolle partage la paternité avec Philippe Danré, le premier auteur et ancien étudiant invité en master d'EPS; Jiuxun Yin, un doctorat candidat à la Graduate School of Arts and Sciences; et Brad Lipovsky, un chercheur EPS. L'équipe a également prouvé que l'activité des séismes est effectivement organisée, pas chaotique comme les scientifiques l'avaient cru auparavant.

"Notre recherche, ce qui est techniquement assez simple, fournit des réponses pertinentes non seulement à la dynamique sismique, mais à la prédiction du comportement sismique avant la fin du séisme, " a déclaré Denolle. Bien qu'il n'y ait toujours aucun moyen de prédire les tremblements de terre avant qu'ils ne commencent, les systèmes de détection actuels se composent d'une série de capteurs qui transmettent des signaux pour déterminer l'emplacement et l'ampleur une fois qu'une secousse rapide se produit.

Denolle et son équipe ont utilisé des produits de données et créé des modèles numériques pour prédire la magnitude finale d'un tremblement de terre 10 à 15 secondes plus rapidement que les meilleurs algorithmes actuels, des secondes qui pourraient laisser suffisamment de temps aux personnes pour sortir d'un bâtiment ou aux autorités pour arrêter la circulation avant que les secousses ne commencent.

L'équipe a commencé par examiner les modèles de signaux sismiques - des formes d'onde transitoires qui rayonnent à partir de la première rupture d'une faille, une mince couche de roche concassée séparant deux blocs de la croûte terrestre. Un tremblement de terre se produit lorsque les blocs se détachent. Les scientifiques lisent ces ondes à l'aide d'un instrument souterrain appelé sismomètre qui traduit les mouvements en un graphique appelé sismogramme. "Les sismogrammes nous renseignent sur ce qui s'est passé sur la faille à l'endroit où s'est produit le séisme, " dit Denolle.

Denolle et son équipe ont combiné les sismogrammes précédents, qui a enregistré les changements dans les vagues au fil du temps pendant qu'elles se déplaçaient entre le sismomètre et la faille. Ce produit de données, connue sous le nom de "fonction de temps source, " fournit une lecture plus précise sur les ondes de la source sur de longues distances.

Denolle et son équipe ont examiné un catalogue de fonctions temporelles source des tremblements de terre dans le monde entre 1990 et 2017. Ils ont découvert que les grands tremblements de terre sont en fait composés d'une série de sous-événements, événements plus petits dont la taille est presque proportionnelle à la taille du principal. L'équipe a conclu qu'elle pouvait prédire la taille finale d'un tremblement de terre en fonction de la taille des premiers sous-événements.

« L'auto-organisation des ruptures sismiques s'explique bien par l'hétérogénéité sur la faille, et nos connaissances actuelles de la physique sismique peuvent expliquer nos observations, " dit Denolle.

Les chercheurs espèrent que leurs travaux continueront d'évoluer et pourront un jour contribuer à améliorer les algorithmes d'alerte précoce aux tremblements de terre. Pour faire ça, ils travailleront à extraire des signaux haute fréquence plus précis des tremblements de terre pour mieux comprendre leur dynamique.

"Finalement, nous espérons que l'étude pourra fournir des lignes directrices pour une modélisation appropriée des grands séismes, et servir d'outil d'alerte précoce aux tremblements de terre, surtout pour les régions qui s'attendent à de gros séismes, comme la côte Pacifique et le Japon, " dit Denolle.