Une nouvelle étude a révélé que les risques de tsunamis sous-marins négligés, failles décrochantes proches du littoral, en particulier pour les villes côtières adjacentes aux failles qui traversent les baies intérieures. Plusieurs régions du monde peuvent entrer dans cette catégorie, y compris la région de la baie de San Francisco, la baie d'Izmit en Turquie et le golfe d'Al-Aqaba en Egypte.

L'étude dirigée par le professeur de génie civil et environnemental Urbana-Champaign de l'Université de l'Illinois, Ahmed Elbanna, et le professeur Ares Rosakis du California Institute of Technology ont utilisé le supercalculateur Blue Waters du National Center for Supercomputing Applications pour modéliser les risques de tsunami liés aux failles décrochantes autour de le globe. Les résultats sont publiés dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

« Chaque fois que nous avons vu de grands tsunamis déclenchés par des tremblements de terre le long de failles décrochantes, les gens pensaient que le tremblement de terre avait peut-être causé un glissement de terrain sous-marin, déplacer l'eau de cette façon, " dit Rosakis.

Les chercheurs ont déclaré qu'une faille décrochante existe lorsque deux blocs de roche sur la ligne de faille glissent horizontalement l'un sur l'autre. La faille de San Andreas est un exemple de faille décrochante.

En septembre 2018, un séisme de magnitude modérée 7,5 et un tsunami d'une puissance inattendue ont balayé Palu, une ville située à l'intérieur de la baie de Palu sur l'île indonésienne de Sulawesi. Le séisme s'est produit le long d'une faille de décrochement orientée nord-ouest-sud-est qui traverse la ville et plonge sous la baie le long de la rive nord-ouest de Palu.

"On aurait dit qu'un bulldozer était entré et avait rasé la ville, " a déclaré le co-auteur Costas Synolakis, le président du Collège d'Athènes et professeur de génie civil à l'Université de Californie du Sud, qui ont arpenté la région après l'événement dévastateur. "C'est pourquoi il est si important que nous essayions de comprendre ce qui s'est réellement passé."

Des études explorant les liens entre les failles décrochantes et les tsunamis existent. Cependant, ils se concentrent sur des systèmes de failles ou des emplacements géographiques spécifiques, obscurcissant les détails complexes de la géométrie de la faille et de la bathymétrie, les rapports d'étude.

"Ce qui est unique dans notre étude, c'est qu'au lieu de considérer un événement spécifique à un lieu, nous nous sommes concentrés sur les fondamentaux d'un système de failles décrochantes interagissant dans les limites d'une baie étroite, " a déclaré Elbanna. "Nous avons choisi de simuler une faille plane très basique traversant une baie à fond lisse très simplifiée, semblable à une baignoire. Le fait d'avoir ce modèle de base simplifié nous permet de généraliser à n'importe quel endroit de la planète qui peut être à risque."

Les séismes intersoniques sont des ruptures de failles qui se produisent si rapidement que leur mouvement dépasse les ondes de cisaillement sismiques qu'ils génèrent, comme un bang sonique, mais avec l'onde de choc se déplaçant à travers la croûte terrestre. Les simulations ont montré que les séismes intersoniques peuvent fournir suffisamment d'énergie et des déplacements horizontaux suffisamment importants pour déclencher de grandes vagues de tsunami.

Lorsque de tels tremblements de terre se produisent dans une baie étroite, les chercheurs ont signalé trois phases distinctes pouvant conduire à un tsunami :le mouvement initial de la faille et l'onde de choc provoquant une secousse presque instantanée des terres côtières; le déplacement de l'eau pendant le séisme; et le mouvement gravitationnel de la vague du tsunami après que le mouvement du sol s'est calmé qui transporte la vague vers le rivage.

"Chacune de ces phases aura un effet différent en fonction de la géographie unique des terres environnantes et de la bathymétrie de la baie, " dit Elbanna. " Et, contrairement aux tremblements de terre et au déplacement d'eau qui s'ensuit qui se produisent à plusieurs kilomètres au large, un tremblement de terre et un tsunami qui se produisent dans les limites étroites d'une baie ne laisseront que très peu de temps d'avertissement pour la côte."

Elbanna compare l'effet des déplacements horizontaux de failles par décrochement au fait de tenir une tasse d'eau dans la main et de la secouer horizontalement.

« Le mouvement de ballottement est le résultat de la secousse horizontale. Lorsqu'un tremblement de terre se produit le long d'une faille décrochante dans une baie étroite, le mouvement horizontal du sol pousse et tire les limites de la baie entraînant un déplacement de l'eau dans le sens vertical et le déclenchement du tsunami, " il a dit.

"Le modèle basé sur la physique utilisé dans cette étude fournit un aperçu critique sur le danger associé à la faille décrochante, particulièrement, la nécessité de prendre en compte un tel risque pour atténuer les dommages futurs aux autres baies traversées par des failles décrochantes, " a déclaré Mohamed Abdelmeguid, étudiant diplômé de l'Illinois, qui a mené les simulations avec l'ancien étudiant diplômé Xiao Ma, actuellement chercheur principal chez Exxon Mobil.

Les régions à risque identifiées par l'équipe :la Californie du Nord, La Turquie et l'Égypte - ont connu des tremblements de terre intersoniques dans le passé, et les chercheurs recommandent de revoir la cote de risque de tsunami des failles de décrochement sous-marines, en particulier ceux qui traversent des baies étroites.

"Cela peut ne pas ressembler à la scène du tsunami du film "San Andreas" de Dwayne Johnson, mais le risque de tsunami pour le nord de la Californie et plusieurs endroits dans le monde doit être sérieusement réexaminé, " a déclaré Elbanna.