Des chercheurs de l'Université d'Alaska à Fairbanks ont mis au point un moyen de détecter à distance les glissements de terrain importants quelques minutes après leur apparition et de déterminer rapidement s'ils se trouvent à proximité d'eaux libres et présentent un risque de tsunami.

Ils écrivent dans un nouvel article que leur méthode de détermination de l'emplacement, du volume et de l'impact potentiel d'un glissement de terrain est suffisamment rapide pour soutenir l'objectif de la National Oceanic and Atmospheric Administration d'émettre une alerte au tsunami dans les cinq minutes suivant un glissement de terrain.

"Le réchauffement climatique provoque le retrait des glaciers, laissant derrière eux des vallées dont les flancs de montagnes et de collines ont perdu leur soutien", a déclaré le sismologue Ezgi Karasözen de l'Institut géophysique de l'UAF. "C'est important, en particulier dans des régions comme la côte sud de l'Alaska, car d'immenses masses de terre peuvent se déverser dans l'eau et provoquer des tsunamis."

Karasözen et Michael West, directeur du Centre sismique de l'Alaska à l'Institut géophysique, ont détaillé leur méthode dans un article publié le 9 février dans la revue The Seismic Record. . West est également sismologue pour l'État de l'Alaska.

Leur article attire l'attention sur le danger en soulignant un glissement de terrain survenu en 2015 qui a envoyé 100 millions de mètres cubes de roches dans le fjord Taan en Alaska, situé au large d'Icy Bay, à 65 milles au nord-ouest de Yakutat. Le glissement a créé un tsunami qui a détruit la végétation jusqu'à 620 pieds au-dessus de la ligne de flottaison.

Un système prototype de Karasözen et West capable de détection en temps réel est en place depuis août dans la région du Barry Arm du Prince William Sound. Il utilise les données des stations sismiques déjà présentes dans le réseau de l'Alaska.

Les agences étatiques et fédérales craignent qu'un glissement de terrain et un tsunami ne se produisent à Barry Arm, où le glacier Barry s'est retiré et a laissé derrière lui une paroi de fjord non soutenue qui s'est effondrée d'environ 650 pieds au cours des dernières décennies. L'analyse rétrospective des données de la station sismique de Barry Arm a révélé trois glissements de terrain survenus en 2020 et 2021.

Karasözen et West écrivent que l'instabilité "a fait craindre qu'une panne catastrophique puisse générer un tsunami avec plusieurs mètres de hauteur de vague maximale atteignant les communautés voisines en seulement 20 minutes."

L'US Geological Survey dirige la surveillance interinstitutionnelle à multiples facettes de la région.

"En cas de tremblement de terre, il existe des instruments qui mesurent la hauteur des vagues océaniques, et les centres d'alerte aux tsunamis sont en alerte après un tremblement de terre", a déclaré Karasözen. "Mais les glissements de terrain ne sont pas systématiquement surveillés en Alaska ou ailleurs dans le monde. Si un tsunami déclenché par un glissement de terrain devait se produire, nous ne le saurions pas. C'est une préoccupation majeure."

La méthode de Karasözen et West consiste à identifier rapidement les ondes de longue période d'un glissement de terrain au milieu d'un enregistrement sismique chargé d'ondes de courte période créées non seulement par un glissement de terrain, mais également par les tremblements de terre et les glaciers à proximité et par l'activité humaine.

L'apparition initiale d'un glissement de terrain se manifeste généralement sous forme de vagues de courte période ; ce n'est que lorsque le glissement s'accélère que les ondes identifiables à longue période se matérialisent. Les glissements de terrain produisent de manière disproportionnée plus d’énergie sur de longues périodes que d’autres sources. La plupart des ruptures sismiques ne durent que quelques secondes, tandis que les glissements de terrain durent généralement une minute ou plus.

Les fjords côtiers présentent un défi important pour la détection des glissements de terrain, car les glaciers peuvent créer quotidiennement des centaines d'événements sismiques importants, écrivent les chercheurs.

Karasözen et West ont créé un algorithme pour analyser en permanence les données sismiques de plusieurs stations sismiques afin de rechercher une signature d'onde de glissement de terrain. En trouvant une correspondance, leur système estimera l'emplacement et le volume de la diapositive. Dans les zones dotées d'une bonne couverture de stations sismiques, l'emplacement peut être estimé à quelques kilomètres près.

L'objectif est que le système alerte le personnel de l'agence de tsunami et de sismologie, mais il reste encore du travail à faire avant que cela puisse se produire.

Pour créer l'algorithme, les deux chercheurs ont analysé les données de trois glissements de terrain récents du glacier Barry et de six glissements de terrain supplémentaires, cinq d'entre eux dans le sud-est de l'Alaska et un sur le côté ouest du cours inférieur de Cook Inlet, en face de la péninsule de Kenai.

D’autres efforts ont été tentés au cours des dernières décennies. Plusieurs chercheurs ont montré que les sismogrammes des glissements de terrain peuvent être utilisés pour estimer l'emplacement et le volume, mais ces efforts étaient généralement spécifiques à une région, nécessitaient des ajustements considérables et n'étaient pas conçus pour des fins en temps réel.

La détermination de l'emplacement d'un glissement de terrain à partir de stations sismiques distantes ne permet pas une évaluation en temps réel, en raison du temps qu'il faudrait aux ondes sismiques pour atteindre ces stations.

West a déclaré que la recherche augmente les efforts de surveillance et d'alerte en cours.

"Le potentiel de surveillance en temps réel des grands glissements de terrain est un élément important de l'effort interinstitutionnel en cours pour relever le défi des glissements de terrain en Alaska", a-t-il déclaré.

Plus d'informations : Ezgi Karasözen et al, Vers une évaluation sismique rapide des glissements de terrain sur la côte de l'Alaska, The Seismic Record (2024). DOI :10.1785/0320230044

Fourni par l'Université d'Alaska Fairbanks