Après les terribles dégâts causés par le tsunami causés par le tremblement de terre de Sumatra en décembre 2004, les scientifiques ont recherché des stratégies pour prédire les futures vagues tueuses. Les stations terrestres situées à quelques milliers de kilomètres du tremblement de terre peuvent en fait mesurer leur déplacement à l'aide des satellites GPS. S'ils ont suffisamment bougé, le risque de tsunami est élevé.
Des scientifiques universitaires utilisant le logiciel Global Positioning System (GPS) développé par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, ont montré que le GPS peut déterminer, en quelques minutes, si un tremblement de terre est suffisamment important pour générer un tsunami à l'échelle de l'océan. Cette technologie financée par la NASA peut être utilisée pour fournir des alertes de tsunami plus rapides.
Une équipe dirigée par le Dr Geoffrey Blewitt du Nevada Bureau of Mines and Geology and Seismological Laboratory, University of Nevada, Reno, a démontré que la taille réelle d'un grand séisme peut être déterminée en 15 minutes à l'aide de données GPS. C'est beaucoup plus rapide que ce qui est possible avec les méthodes actuelles.
"L'alerte aux tsunamis est une course contre la montre", a déclaré le co-auteur Dr. Seth Stein, Département des sciences géologiques, Northwestern University, Evanston, Illinois. "Les tsunamis se déplacent à grande vitesse, les centres d'alerte doivent donc décider avec précision, en quelques minutes, de émettre des alertes. Cela doit être fait assez rapidement pour que l'alerte soit diffusée aux autorités des zones touchées afin qu'elles puissent mettre en œuvre des plans d'intervention. Avec les données du sismomètre et des bouées océaniques, le GPS ajoute un autre outil qui peut améliorer les futures évaluations du danger de tsunami. »
"Nous aurons toujours besoin de la sismologie comme premier niveau d'alerte pour les grands tremblements de terre, et nous aurons besoin de bouées océaniques pour réellement détecter les vagues du tsunami", a ajouté Blewitt. «L'avantage d'inclure le GPS dans les systèmes d'alerte est qu'il indique rapidement à quel point le fond de l'océan s'est déplacé, et que les informations peuvent directement mettre en mouvement les modèles de tsunami.»
La nouvelle méthode, appelée déplacement GPS, fonctionne en mesurant le temps que les signaux radio provenant des satellites GPS arrivent à des stations au sol situées à quelques milliers de kilomètres d'un tremblement de terre. À partir de ces données, les scientifiques peuvent calculer la distance parcourue par les stations à cause du séisme. Ils peuvent ensuite dériver un modèle de tremblement de terre et la taille réelle du tremblement de terre, appelé sa «magnitude de moment». Cette magnitude est directement liée au potentiel d'un tremblement de terre de générer des tsunamis.
Comme l'illustre le tremblement de terre de magnitude 9.2-9.3 de décembre 2004, les méthodes scientifiques actuelles ont du mal à déterminer rapidement la magnitude du moment pour de très grands tremblements de terre. Ce séisme a d'abord été estimé à 8,0 en utilisant des techniques sismologiques conçues pour une analyse rapide. Parce que ces techniques dérivent des estimations des premières ondes sismiques qu'elles enregistrent, elles ont tendance à sous-estimer les tremblements de terre supérieurs à environ 8,5. Il s'agit de la taille approximative nécessaire pour générer des tsunamis majeurs à l'échelle de l'océan. L’estimation initiale est la principale raison pour laquelle les centres d’alerte dans le Pacifique ont largement sous-estimé le potentiel tsunami du tremblement de terre.
Le potentiel du GPS pour contribuer à l'alerte aux tsunamis est devenu apparent après le tremblement de terre de Sumatra. Les mesures GPS ont montré que le séisme a déplacé le sol de façon permanente de plus d'un centimètre (0,4 pouce) aussi loin que l'Inde, à environ 2 000 kilomètres (1 200 milles) de l'épicentre. "Avec des signaux comme ça, un tremblement de terre aussi énorme ne peut pas se cacher", a déclaré Blewitt. "Nous avons émis l'hypothèse que si les données GPS pouvaient être analysées rapidement et avec précision, elles indiqueraient rapidement la véritable taille du séisme et le potentiel de tsunami."
Pour tester la faisabilité de leur approche, les scientifiques ont utilisé le logiciel de traitement des données de positionnement par satellite de la NASA pour analyser les données de 38 stations GPS situées à des distances variables de l’épicentre du séisme de Sumatra. Le logiciel identifie l'emplacement précis d'une station à 7 millimètres près. Seules les données disponibles dans les 15 minutes suivant le tremblement de terre ont été utilisées. Les résultats ont indiqué que la plupart des déplacements permanents du sol se sont produits dans les quelques minutes qui ont suivi l'arrivée des premières ondes sismiques. Leur analyse a inféré un modèle de tremblement de terre et une magnitude de moment de 9,0, très près de la taille finale calculée du tremblement de terre.
"La modélisation des tremblements de terre avec le GPS nécessite une capacité robuste et en temps réel de prédire où les satellites GPS sont dans l'espace avec une précision exacte, ce que fait notre logiciel", a déclaré le Dr Frank Webb, géologue du JPL. «Cette technique améliore les estimations rapides de la taille réelle des grands tremblements de terre et fait progresser les capacités de modélisation des tsunamis en temps réel.»
Les résultats de l'étude sont publiés dans Geophysical Research Letters.
Le JPL est géré pour la NASA par le California Institute of Technology.
Source d'origine: communiqué de presse NASA / JPL
