Les chercheurs ont développé un système mondial de surveillance des tremblements de terre qui utilise le système mondial de navigation par satellite (GNSS) pour mesurer la déformation de la croûte.

Le système de surveillance peut en quelques secondes évaluer rapidement la magnitude des séismes et la distribution des glissements de faille pour les séismes de magnitude 7,0 et plus, ce qui en fait un outil potentiellement précieux dans l'alerte précoce aux tremblements de terre et aux tsunamis pour ces événements dommageables, Le géophysicien de la Central Washington University Timothy Melbourne et ses collègues rapportent dans le Bulletin de la Société sismologique d'Amérique .

Le GNSS peut potentiellement caractériser un grand séisme beaucoup plus rapidement que le réseau sismique mondial, offrant plus de temps pour les évacuations, drop-and-cover et arrêt automatique de l'infrastructure essentielle. "L'impératif pour le faire rapidement est vraiment de sauver des vies, " a déclaré Melbourne.

Les systèmes GNSS sont constitués de satellites en orbite terrestre qui envoient des signaux à des stations réceptrices sur Terre. Les signaux sont utilisés pour déterminer les emplacements exacts des récepteurs dans le temps. Les tremblements de terre déplacent et déforment la croûte terrestre sous les récepteurs, ainsi, les changements de leur emplacement après un séisme peuvent être utilisés pour surveiller et caractériser les ruptures.

La surveillance sismique par GNSS est un "outil très contondant, " par rapport aux réseaux basés sur des sismomètres capables de détecter des ondes sismiques infimes, dit Melbourne.

Un sismomètre haut de gamme est remarquablement sensible, il a noté, capable de détecter des vitesses d'ondes sismiques aussi petites que des dizaines de nanomètres par seconde.

GNSS est plus grossier, ne détectant que les déplacements de centimètres ou plus.

Lors d'un grand tremblement de terre, cependant, il y a un compromis entre la sensibilité et la vitesse. Les réseaux sismiques locaux peuvent être submergés de données pendant une événement complexe tel que le séisme de magnitude 7.8 de Kaikoura en 2016 en Nouvelle-Zélande, où plusieurs failles sont impliquées et les vagues de l'événement initial se répercutent à travers la croûte. Pour déterminer avec précision l'amplitude et la distribution des glissements de faille, les sismologues doivent généralement attendre que les données des ondes sismiques atteignent des stations éloignées avant de pouvoir être caractérisées avec précision, ce qui implique des dizaines de minutes de retard pendant que les ondes se propagent à travers la planète.

Le système mondial créé par Melbourne et ses collègues est le premier du genre. Il prend en charge les données GNSS brutes acquises sur n'importe quel récepteur connecté à Internet sur Terre, positionne ces données, puis retransmet les données positionnées à n'importe quel appareil connecté à Internet, en une seconde.

Les chercheurs ont évalué leur système sur une semaine type, en utilisant les données de 1270 stations réceptrices à travers le monde. Ils ont découvert que le temps moyen nécessaire pour que les données se déplacent d'un récepteur au centre de traitement de l'Université Central Washington était d'environ une demi-seconde, depuis n'importe où dans le monde. Il a fallu en moyenne environ un-200e de seconde pour convertir ces données en estimations de position GNSS.

Cela signifie que le système de surveillance mondial GNSS peut détecter les changements bien avant que le séisme lui-même ne se termine, car cela peut prendre des dizaines de secondes, voire des minutes pour les plus gros tremblements de terre, "pour que la faille se décompresse et rayonne toute cette énergie sur la planète, ", a déclaré Melbourne.

La vitesse d'un système mondial de surveillance sismique GNSS pourrait être encore plus importante pour les alertes aux tsunamis, il a noté. À l'heure actuelle, un programme international de surveillance utilise les données d'un réseau sismique mondial pour déterminer la magnitude d'un séisme, combinés avec les données des marégraphes mondiaux et des bouées qui détectent une vague de tsunami en haute mer, déterminer si un avis de tsunami doit être envoyé au public.

Le réseau sismique pourrait prendre 15 minutes ou plus pour déterminer la magnitude d'un tremblement de terre qui provoque un tsunami, dit Melbourne, et les marégraphes et les bouées pourraient prendre jusqu'à une heure pour fournir des données, en fonction de leur proximité avec le séisme. récepteurs GNSS, d'autre part, pourrait caractériser un séisme en quelques dizaines de secondes avec suffisamment de stations à proximité.

« La véritable puissance du GNSS pour le tsunami est d'acheter plus de temps et une plus grande précision dès le départ pour les avertissements qui sortent, ", a déclaré Melbourne.

Les stations réceptrices GNSS prolifèrent dans le monde à mesure que de plus en plus de personnes les utilisent, en particulier pour l'arpentage ou la surveillance dans les mines et la construction. Mais le système mondial de surveillance GNSS dépend de données open source, qui n'a pas augmenté au même rythme. Dans certains pays, les données sont vendues pour récupérer les coûts de construction et de maintenance des récepteurs, Melbourne a dit, rendant leurs opérateurs réticents à rendre les données disponibles gratuitement.

"Une partie de ce que je fais est d'essayer d'amener les pays situés dans des zones sismiques actives à ouvrir leurs ensembles de données à des fins d'atténuation des risques, " a déclaré Melbourne.

Par exemple, opérateurs GNSS en Nouvelle-Zélande, Equateur, Le Chili et d'ailleurs s'associent au groupe de Melbourne, profitant de la décennie de travail que l'équipe a consacré à son système de positionnement GNSS. Ils envoient des données brutes des récepteurs de leur pays au centre de Washington, où Melbourne et ses collègues positionnent les données dans un cadre de référence global et les renvoient en quelques sous-secondes pour des recherches et une surveillance plus approfondies.