CLIMAT

Des microséismes météorologiques

LE TEMPS

par David Larousserie

Une tempête en Islande peut engendrer un microtremblement de terre au Japon. Un phénomène mis à profit par les chercheurs pour mieux comprendre la structure du globe.

 

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Nouvel avatar du dicton qui veut qu’un battement d’ailes de papillon au Brésil puisse déclencher une tornade au Mexique. Mais, cette fois, point de théorie du chaos, c’est au contraire bien réel: une tempête au large de l’Islande a provoqué un tremblement de terre au Japon.

Fort heureusement, le séisme en question est ridiculement faible, déplaçant les sismographes de moins d’un micromètre. Malgré tout, ce microséisme a les honneurs de la revue «Science» du 26 août, car il constitue une quasi-première. Kiwamu Nishida et Ryota Takagi de l’Université de Tokyo affirment avoir détecté, entre les 9 et 11 décembre 2014, grâce à leur réseau de plus de 200 capteurs au large du Japon, une violente dépression engendrant une tempête au-dessus des eaux entre l’Islande et le Groenland.

En fait, il est déjà connu que les ouragans et typhons créent des vagues susceptibles en retour d’engendrer des microséismes. Katrina en 2005, Ioke (un typhon du Pacifique) en 2006 ou Sandy en 2012 ont pu ainsi être suivis jour après jour par les stations sismiques. Plusieurs mécanismes sont invoqués pour expliquer comment la mer peut faire trembler la Terre. D’abord, l’arrivée des vagues sur une côte secoue directement la surface terrestre.

Ondes dites de cisaillement

Ensuite, plus subtil, des trains contraires de vagues peuvent se rencontrer, interagir et engendrer des excitations se dirigeant vers les fonds marins, où elles se réverbèrent, agitant là aussi la surface. Les secousses sont deux fois plus rapides et plus intenses que les premières. Enfin, un troisième scénario, mêlant les deux premiers, explique un bourdonnement faible marqué par des pics toutes les 100 secondes ou plus.

C’est le second mécanisme auquel les Japonais ont été sensibles. Avec, en prime, la détection d’un type d’onde encore jamais vu dans ce cas, des ondes dites de cisaillement, qui plus est oscillant horizontalement. En général, une secousse sismique se propage en comprimant et décomprimant le terrain le long de son avancée, comme le son dans l’air. Les sols bougent d’avant en arrière. Ce sont les ondes P, pour primaires, car, plus rapides (quelque 5 à 6 kilomètres par seconde dans la croûte terrestre), elles arrivent en premier sur les capteurs. Viennent ensuite les ondes S, pour secondaires, dites aussi de cisaillement. Dans ce cas, la matière est déplacée par la secousse, soit de haut en bas (ondes «verticales», dites SV), soit de gauche à droite (ondes «horizontales», dites SH).

Ce sont ces dernières que les Japonais ont vues. Mais, entre le moment de l’envoi de leur article en mars et sa parution, une autre équipe, chinoise, a aussi observé ce phénomène rare qu’elle a présenté dans Earth and Planetary Science Letters, en juin. «Nous ne cherchions pas spécialement ces ondes. Je ne m’y attendais pas, indique Kiwamu Nishida. Nous pensons qu’elles sont finalement assez communes et que plusieurs par an pourraient être détectées.»

L’un des intérêts de ces nouvelles venues dans le catalogue des sismologues est qu’elles révèlent sans doute des propriétés géologiques locales. Si les ondes P et SV s’expliquent par la topographie du site sous-marin, pour les SH, «c’est sans doute un effet des couches sédimentaires du sous-sol», pense Kiwamu Nishida.

Bourdonnement de la Terre

«Pour l’instant, l’origine de ces ondes n’est pas comprise. C’est aussi leur intérêt!» souligne Eléonore Stutzmann, de l’Institut de physique du globe à Paris. Elle connaît bien la difficulté de ce genre d’exercice, car c’est seulement l’an dernier qu’avec des collègues elle a réussi à modéliser le troisième type de microséisme, dit du bourdonnement de la Terre.

Une fois les mécanismes de formation de ces fameuses ondes SH maîtrisés, les chercheurs pourront commencer à les «utiliser». Pour un sismologue, tout tremblement de terre est en effet utile puisque, pour passer d’un épicentre à un capteur, les ondes se propagent à travers la croûte terrestre. Et leur cheminement révèle ainsi la structure et la dynamique dans les premières centaines de kilomètres de profondeur: nature et épaisseur des couches traversées, présence de plaques… Plus la source est éloignée, plus profond est le sondage. Les tempêtes, les ouragans et les typhons deviendront de nouveaux «instruments», variant les lieux et moments d’observation par rapport aux séismes classiques.

«C’est utile aussi pour étudier l’intensité des tempêtes ou la hauteur des vagues, autrement que par satellite», précise Fabrice Ardhuin, océanographe à l’Ifremer, spécialiste de ces microséismes. Il rêve même d’explorer les données anciennes pour voir s’il n’y trouverait pas la trace de ces ondes P, SV ou SH pour en déduire des informations sur des événements météo anciens. Cette connaissance est utile pour l’aménagement de ports, la construction de plateformes offshore, la mesure du niveau de la mer…

A condition, là aussi, de comprendre exactement les détails qui font qu’une tempête islandaise peut secouer le Japon.

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