Une nouvelle étude menée par des chercheurs et des collègues de l'Université Northwestern explique un problème déroutant avec les cartes des futurs tremblements de terre utilisées pour concevoir des bâtiments résistants aux tremblements de terre. La recherche a été publiée le 1er mai dans la revue Science Advances. dans un article intitulé "Pourquoi les cartes des risques sismiques dans le monde semblent-elles surestimer les observations historiques d'intensité ?"

Bien que les sismologues établissent ces cartes depuis environ 50 ans, ils savent très peu de choses sur la façon dont ils prédisent réellement les secousses, car les tremblements de terre de grande ampleur et destructeurs sont rares dans aucune région.

Pour en savoir plus, l’équipe de recherche de Northwestern a compilé les données des tremblements de terre passés. Il s'agit notamment du CHIMP (California Historical Intensity Mapping Project) qui combine les données des sismomètres avec des données historiques (appelées intensité sismique) qui mesurent les secousses du sol causées par les tremblements de terre et la façon dont elles ont affecté les structures et les objets artificiels dans la zone du séisme. Les informations sur l'intensité peuvent être glanées à partir de photographies de dégâts, de récits de première main ou de journaux et d'histoires orales.

"Nous avons découvert un problème déroutant", a déclaré la géophysicienne Leah Salditch, auteur principal de l'étude et récente doctorante de Northwestern. diplômé. "Les cartes des risques pour la Californie ainsi que le Japon, l'Italie, le Népal et la France semblaient toutes surestimer les intensités des tremblements de terre historiquement observées. Les cartes des risques ont été réalisées par des groupes de différents pays, mais elles prévoyaient toutes des secousses plus importantes que celles observées."

En analysant les causes possibles, l'équipe de recherche a découvert que le problème provenait des équations de conversion utilisées pour comparer les cartes des risques prédisant les futurs tremblements de terre avec les données réelles sur les secousses, plutôt que de problèmes systémiques liés à la modélisation des risques elle-même.

Salditch, qui faisait partie du groupe de recherche du co-auteur Seth Stein, professeur émérite William Deering des sciences de la Terre et des planètes à Northwestern, est maintenant conseiller en péril géoscientifique chez Guy Carpenter &Company. Les autres auteurs du Nord-Ouest sont Molly Gallahue et James Neely, également récents doctorants. diplômés du groupe de Stein.

Les sismologues disent souvent que « les tremblements de terre ne tuent pas les gens, ce sont les bâtiments qui tuent les gens » :la plupart des décès lors d'un tremblement de terre sont causés par l'effondrement de bâtiments. En conséquence, la meilleure façon pour la société de réduire le nombre de décès lors de futurs tremblements de terre est de construire des bâtiments capables d'y résister. Cependant, comme les constructions parasismiques coûtent cher, les communautés doivent équilibrer leurs coûts avec d’autres besoins sociétaux. Par exemple, ils peuvent décider d'installer davantage d'acier dans les bâtiments scolaires ou d'embaucher davantage d'enseignants.

Pour faire ces choix difficiles et concevoir de manière appropriée, les décideurs politiques et les ingénieurs utilisent des cartes des risques sismiques qui prédisent l’ampleur des secousses à prévoir avec une certaine probabilité au cours des nombreuses années d’utilisation des bâtiments et autres structures. Ces cartes sont basées sur des hypothèses sur l'endroit et la fréquence des tremblements de terre dans la région, leur ampleur et l'ampleur des secousses qu'ils provoqueront.

En se demandant pourquoi les cartes de risques de cinq pays différents prédisaient toutes des secousses plus importantes que celles observées, l'équipe de recherche a pensé qu'il devait y avoir un problème avec les cartes, les données ou les deux.

"Nous avons examiné un certain nombre de problèmes possibles avec les cartes, y compris la mesure dans laquelle les secousses du sol dépendent de la géologie locale, mais aucun d'entre eux n'était suffisamment important pour expliquer le problème", a déclaré Gallahue.

Si le problème ne résidait pas dans les cartes, était-ce dans les données historiques ?

"Probablement pas", a déclaré la co-auteure Susan Hough du US Geological Survey. "Les données sur les secousses dans les différents pays ont été compilées à l'aide de différentes techniques, mais elles étaient toutes inférieures à ce que prévoyaient les cartes. Au contraire, on s'attend à ce que les intensités historiques soient gonflées parce que les sources historiques ont tendance à mettre l'accent sur les effets les plus dramatiques des secousses."

S'il n'y avait aucun problème avec les cartes de dangers et les données tremblantes, pourquoi n'étaient-ils pas d'accord ?

"Il y a un problème subtil", a déclaré le co-auteur Norman Abrahamson de l'Université de Californie à Berkeley. "Les cartes de danger sont citées en unités physiques, alors que les intensités sont mesurées sur une échelle différente, donc l'une doit être convertie en l'autre. Il s'avère que les équations de conversion ne fonctionnent pas très bien pour des secousses très fortes, donc la conversion des valeurs de la carte surprédit les données d'intensité.

"Le problème ne vient pas des cartes mais de la conversion", a-t-il déclaré. "La modification de la conversion résout la plupart des inadéquations entre les cartes et les données. De plus, une meilleure description des secousses du sol devrait rendre les choses encore plus fortes."

"C'est un résultat important et satisfaisant", a déclaré le co-auteur Neely, aujourd'hui à l'Université de Chicago. "Les cartes et les données qui semblaient ne pas correspondre étaient toutes deux correctes. Le problème était de comparer les deux."

"Nous avons commencé ce projet il y a 10 ans et pensions qu'il pourrait y avoir de sérieux problèmes avec les cartes des dangers", a déclaré Stein. "Maintenant, il semble qu'il n'y ait pas de problème fondamental avec eux.

"Les cartes de certaines zones peuvent ne pas être très bonnes pour diverses raisons", a-t-il déclaré.

"Par exemple, dans certains endroits, nous n'en savons pas assez sur l'histoire des tremblements de terre ou sur les secousses provoquées par les grands tremblements de terre en raison de la période de temps relativement courte disponible. Dans d'autres, la vitesse et la taille des tremblements de terre peuvent changer ou simplement être mal comprises. Ainsi, dans certains endroits, les cartes peuvent surestimer les secousses futures et dans d'autres, elles peuvent sous-estimer.

"La nature nous surprendra parfois. Cependant, comme la méthode de base de cartographie des risques semble solide, nous pouvons nous attendre à ce que ces cartes soient assez bonnes et s'améliorent à mesure que nous en apprenons davantage."

Plus d'informations : Leah Salditch, Pourquoi les cartes des risques sismiques dans le monde entier semblent-elles surestimer les observations historiques d'intensité ?, Progrès scientifiques (2024). DOI :10.1126/sciadv.adj9291. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj9291

Informations sur le journal : Progrès scientifiques

Fourni par l'Université Northwestern