[séismes] Prédiction incertaine

[charles]

Les "points critiques" de la prédiction des tremblements de terre


Une découverte récente devrait nous aider à mieux comprendre la nature complexe des tremblements de terre.

Un physicien de l'université de Barcelone (Espagne) a découvert que la structure de la récurrence des tremblements de terre, c'est-à-dire l'intervalle de temps qui sépare un séisme du suivant, est similaire à la structure spatiale de systèmes physiques aux "points critiques" des phénomènes de transition de phase.

La recherche, dirigée par Álvaro Corral et publiée dans les "Physical Review Letters", démontre que l'intervalle de temps entre deux séismes successifs dépend de la récurrences des séismes antérieurs.

Bien qu'elle repose sur les statistiques disponibles, cette découverte devrait néanmoins permettre d'améliorer l'estimation du risque.

Dans la nature, les phénomènes critiques peuvent s'illustrer comme suit: lorsque l'eau change de phase et passe de l'état liquide à l'état gazeux; ou lorsqu'un aimant atteint le point critique auquel il perd son magnétisme en raison de températures élevées. Dans ce second cas, l'aimant est soumis au phénomène dit d'"autosimilarité d'échelle", lequel se produit au moment précis du changement d'état.

Lorsque la température est inférieure au point critique, les aimants microscopiques qui forment le champ magnétique sont bien ordonnés et majoritairement orientés dans la même direction. Lorsque la température monte au-delà du point critique, tout devient chaotique, chaque aimant microscopique pointant dans une direction aléatoire, et il n'y a plus de champ magnétique.

Lorsque la température est à la limite du point critique, les aimants microscopiques qui indiquent la même direction sont regroupés en de petites grappes.
En "zoomant", on remarque que ces grappes sont en fait regroupées en grappes de grappes, et il en est ainsi pour toutes les zones observées, qu'elles soient grandes ou petites. Ce phénomène correspond à la propriété d'autosimilarité à toutes les échelles.

Il existe différents types d'autosimilarité: l'autosimilarité exacte ne s'observe normalement que pour les fractales mathématiques, lorsque les réalités ou contraintes normales du monde physique sur les structures ne s'appliquent pas.

Beaucoup plus courante, l'autosimilarité approximative peut se manifeste de la façon suivante: l'observation d'un objet à différentes échelles révèle des structures de toute évidence quasi similaires. C'est le cas pour les feuilles de fougères: il y a ici autosimilarité, phénomène d'envergure restreinte toutefois, et limité à quelques échelles discrètes.

Enfin, l'autosimilarité n'est pas toujours visible mais ses mesures numériques ou statistiques peuvent avoir une application multi-échelles. C'est le cas pour l'autosimilarité découverte par les chercheurs de l'UAB, à savoir une autosimilarité d'échelles se produisant dans les intervalles de temps entre deux séismes.

La découverte signifie que si nous relevons les différents tremblements de terre intervenus dans une zone donnée au cours d'une longue période, nous pourrons alors constater qu'ils sont regroupés. Plus surprenant, si l'on observe une période de temps plus longue encore, les groupes de séismes eux-mêmes sont aussi regroupés en de plus larges grappes.

Il en est de même pour toute période considérée, pour tout tremblement de terre, quels que soient sa magnitude et l'endroit du monde où il se produit. Ce fait a des implications majeures pour les tremblements de terre: ils sont à considérer non comme chaotiques, à l'inverse de ce que l'on pourrait croire, mais critiques.

M. Corral l'a d'ailleurs confirmé: "Pour que cette structure autosimilaire existe, le rôle des corrélations entre tremblements de terre doit être essentiel; en d'autres mots, l'intervalle entre deux séismes doit s'inscrire dans un rapport bien déterminé avec les précédents tremblements de terre".

M. Corral a souligné le caractère non déterministe de cette dépendance. En effet, sa théorie ne permet pas de prévoir quand les tremblements de terre se produiront, mais cette dépendance statistique évidente aidera certainement à améliorer l'estimation du risque

[charles]

Les séismes restent désespérément imprévisibles
(Agence Science-Presse)


- Les géologues étudient depuis des décennies les zones de séismes à risque, et la zone au large de Sumatra ne faisait pas exception.

Ils ont dépensé plus d'un milliard de dollars dans des instruments installés sur des failles tectoniques similaires, au Japon et en Californie. Et pourtant, personne n'aurait pu prévoir le séisme catastrophique survenu au large de Sumatra au lendemain de Noël.

Savoir où vont se produire les tremblements de terre est une chose. Les prévoir en est une autre. Les plaques tectoniques sur lesquelles reposent nos continents et nos océans sont connues et leurs mouvements, catalogués.

Mais ces plaques reposent elles-mêmes sur du magma –de la roche rendue liquide par la très haute température– dont les mouvements s'étendent à des profondeurs insoupçonnées, en fonction de forces dont on ne connaît presque rien.

Au mieux, les géologues et les séismologues peuvent bâtir des tables de probabilités: un tremblement de terre de telle force se produira dans telle région d'ici 10 à 30 ans.

Des tables qui sont bâties en fonction des connaissances géologiques, mais surtout historiques: on recule dans le temps, et on regarde à quels intervalles sont survenus des séismes dans cette région. On en dégage donc des moyennes, elles-mêmes très incertaines.

Ces moyennes peuvent certes être utiles lorsqu'il s'agit de décider à quel endroit construire un barrage, ou quelles mesures de sécurité il faudrait appliquer à des édifices.

Et encore ces mesures de sécurité sont-elles rarement appliquées dans les pays plus pauvres, comme on a pu le constater à Bam, en Iran, lors du tremblement de terre dévastateur de cette année.

Dans le cas de Sumatra, les travaux de la dernière décennie ont permis d'évaluer une moyenne de 230 ans.

Autrement dit, des séismes majeurs se produisent en moyenne tous les 230 ans dans cette région. Il y en a eu un en 1797 dont la magnitude était de 8,2 à l'échelle de Richter, et un autre en 1833 dont la magnitude était d'au moins 8,7.

Il y en a eu d'autres, qu'on ne peut deviner que par les dégâts causés par les tsunamis sur les coraux, dans les années 1500 et d'autres encore dans les années 1300.

Bref, ces séismes semblent revenir par groupes de deux ou plus, après quoi il n'y a plus rien pendant près de deux siècles. Serions-nous au début d'un autre cycle?

Le tremblement de terre d'une magnitude de 7 survenu à Singapour en juin 2000, et celui de 7,4 survenu en 2002 sous l'île Simeulue, au Nord-Ouest de Sumatra, seraient-ils les signes avant-coureurs du séisme de cette semaine?

Et faut-il s'attendre à ce qu'il y en ait au moins un autre, tout aussi catastrophique, dans le prochain quart de siècles, avant que tout redevienne calme jusqu'aux années 2200?

Personne ne peut répondre à ces questions, ce qui rappelle, si besoin était, la profondeur de notre ignorance sur les événements qui se passent en permanence, sous nos pieds, entre la surface rassurante de notre planète et son coeur agité.