Chaque année, près de 15 000 séismes font trembler la surface de la Terre. Si la plupart d’entre eux n’ont aucune incidence, certains sont dévastateurs et entraînent des catastrophes humaines et matérielles. De nombreux chercheurs et entreprises mettent les avancées technologiques au service de la protection contre les tremblements de terre. Focus.
Les séismes font partie des phénomènes naturels les plus dévastateurs et les plus imprévisibles. Certains d’entre eux ont provoqué des catastrophes humaines et matérielles gigantesques. On pense par exemple au séisme de 2010 au Chili d’une magnitude de 8,8, de celui de 2011 au Japon qui avait provoqué la catastrophe de Fukushima ou le récent séisme d’une magnitude de 7,8 en Turquie et en Syrie.
Pour parvenir à limiter le nombre de victimes, de nombreux scientifiques et organisations du monde entier cherchent des dispositifs permettant de mieux comprendre et prévenir les tremblements de terre, et ainsi limiter l’ampleur des dégâts. Aujourd’hui, nous faisons un point sur toutes les innovations susceptibles de sauver des vies.
L’échelle de Richter
L’intensité d’un séisme a longtemps été mesurée grâce à l’échelle de Richter. Si elle n’a théoriquement pas de limite, aucun séisme n’a dépassé la magnitude 10. On peut la décomposer comme suit :
– De 1 à 3, le séisme est quasiment imperceptible,
– De 4 à 5, il est ressenti mais génère très peu de dégâts,
– De 6 à 7, le séisme est destructeur,
– à 8, il est ressenti sur une grande distance,
– à 9 et au-delà, toutes les structures sont détruites sur un large périmètre.
L’échelle de Richter présente néanmoins des limites, car elle a une définition mathématique semi-empirique et notamment dépendante des instruments de mesure utilisés.
C’est pourquoi, elle a été remplacée par l’échelle de magnitude de moment, une mesure qui permet de déterminer mathématiquement l’énergie sismique dégagée lors d’un séisme.
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La prévention, un élément essentiel
Mieux vaut prévenir que guérir. Ce célèbre dicton s’applique également aux séismes et aujourd’hui, de nombreux pays mettent en place des moyens pour limiter les impacts de ces secousses telluriques. Dans le domaine, le Japon fait notamment figure de référence.
Le Machine Learning au service de la mesure sismique
Des équipes de recherche du monde entier ont de plus en plus recours au Machine Learning pour traiter et analyser les données récoltées par les sismographes. C’est par exemple le cas de chercheurs du laboratoire américain de Los Alamos, qui, grâce à l’intelligence artificielle, ont mis au point en 2017 une technique d’analyse utilisant le signal sonore d’une faille géologique afin d’anticiper les tremblements de terre. Cette méthode a pu être validée en laboratoire.
À l’Observatoire Midi-Pyrénées, l’algorithme de deep-learning PhaseNet est actuellement testé pour sa capacité à effectuer un suivi quotidien de la sismicité de plusieurs zones du massif des Pyrénées comme la zone d’Arette ou la zone de Campan.
Si cette méthode n’est pas encore applicable aux grands séismes dévastateurs, elle a néanmoins porté ses fruits lors de l’analyse des séismes lents (un phénomène géophysique récemment découvert grâce à l’utilisation notamment de GPS de précision) de l’île de Vancouver.
Lors de l’étude de ces séismes lents, la nucléation (la naissance) du séisme a pu être détectée jusqu’à 100 jours avant le début effectif du séisme. Un point encourageant pour la suite des observations.
Le Machine Learning, c’est quoi ?
Le Machine Learning, également appelé « apprentissage automatique » en français, est un domaine à part entière de l’intelligence artificielle. Il consiste à donner aux ordinateurs la capacité d’apprendre et de s’améliorer à partir de données. Basé sur plusieurs modèles mathématiques, il utilise l’apprentissage statistique. L’ordinateur essaie de réduire au minimum l’erreur statistique moyenne.
Ce procédé utilisé dans de nombreux domaines est particulièrement adapté au traitement d’une grande quantité de données avec différents paramètres.
Les capteurs quantiques, pour une détection plus précise que jamais
Si on le connaît principalement pour son potentiel immense dans le monde de l’informatique, le domaine quantique ne s’arrête pas là et permet aujourd’hui la création de capteurs d’un nouveau genre et à la précision redoutable.
À titre d’exemple, la société Muquans a mis au point et commercialise un capteur quantique baptisé AQG. Il s’agit d’un gravimètre capable de mesurer l’accélération de la pesanteur (autour de 9,80m/s²) avec une précision un milliard de fois supérieure à ce qui est habituellement obtenu (spoiler : le nombre de décimales derrière la virgule ne tient pas sur une ligne).
L’un de ces capteurs est actuellement utilisé dans l’Observatoire des Pizzi Deneri, sur les flancs du volcan Etna en Sicile.
La démocratisation des sismographes à bas coût
Si les sismographes vendus aux particuliers sont nettement moins précis que les sismographes conventionnels, ils apportent toutefois une importante quantité d’informations aux scientifiques, et permettent de mieux comprendre la mécanique inhérente aux tremblements de terre. La société Raspberry Shake propose par exemple des sismographes basés sur les fameux Raspberry Pi, ces nano ordinateurs de la taille d’une carte de crédit.
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La sécurité pendant un séisme
Malgré les efforts des scientifiques pour prévoir l’apparition des séismes et leur puissance, la sismologie reste teintée d’incertitudes et d’inconnues. Il n’est donc pas toujours possible de se préparer au mieux ou évacuer les lieux à temps. Heureusement, il existe des solutions qui améliorent la sécurité des individus pendant un séisme.
Des maisons qui se soulèvent en cas de tremblement de terre
La destruction des bâtiments pendant un tremblement de terre est la première cause de victimes. Il est donc essentiel de construire des bâtiments résistants aux séismes. Le Japon, un pays particulièrement à risque, l’a bien compris et a développé des normes de construction parasismiques très pointues. Des solutions permettent de désolidariser les fondations d’un bâtiment par rapport au sol et des pendules compensent les mouvements latéraux des structures pendant les secousses.
La société Air Dashin compte aller encore plus loin et développe un système de coussins d’air à placer sous un bâtiment. Lors d’un séisme, les coussins d’air se gonflent en quelques dixièmes de seconde et désolidarisent la maison du sol.
Un détecteur de séisme développé sur Android
Google a mis au point un système de notification destiné à prévenir ses utilisateurs que la Terre va trembler. Pour cela, le géant américain a mis au point deux mécanismes distincts. En Californie, l’entreprise s’est associée à l’organisme ShakeAlert. Ce dernier dispose de plus de 1600 sismographes répartis dans tout l’État. Dès la détection d’un séisme imminent, l’organisme transmet l’information à Google qui envoie une notification à tous ses utilisateurs de la région.
Dans le reste du monde, c’est un peu différent. L’entreprise utilise les accéléromètres de ses smartphones pour détecter les séismes et leur intensité. Grâce à cela, les utilisateurs d’Android peuvent recevoir une notification quelques secondes avant les secousses afin de pouvoir s’abriter et se protéger. Ce système a notamment été déclenché récemment dans les Philippines lorsqu’un séisme d’une intensité de 6,7 sur l’échelle de Richter a eu lieu. Une prouesse technique qui devrait être développée et améliorée dans les années à venir.
Un lit qui vous protège des débris pendant votre sommeil
Les séismes ayant lieu la nuit sont parmi les plus dangereux, car nous sommes particulièrement vulnérables lorsque nous dormons. Pour pallier ce problème, l’entrepreneur indien Pulkit Ahuja a inventé un lit un peu particulier.
Il est en effet équipé d’une sorte de cape renforcée en fibre de carbone qui se déploie au-dessus du lit en quelques secondes lorsque les capteurs de mouvement détectent un séisme. Ce système autonome fonctionne sur batterie pour plus de fiabilité. Si un modèle en forme de cercueil inventé par un Chinois avait fait le buzz en 2015, celui-ci devrait à terme être beaucoup plus abordable et adaptable à un grand nombre de types de lit.
Earthquake Proof Table, une table qui résiste aux tremblements de terre
Voilà une chose que l’on apprend dès l’école primaire : en cas de séisme, il faut se cacher sous une table ou un bureau pour se protéger d’une éventuelle chute d’objets, de plafonds ou autres. Mais encore faut-il que cette table soit assez solide ! Le designer israélien Arthur Brutter a voulu s’en assurer en inventant un bureau d’écolier spécialement conçu pour protéger des personnes pendant un tremblement de terre. Le bureau comporte notamment des éléments spécifiques qui absorbent le poids d’un élément tombant sur le bureau. La table a réussi à supporter l’impact d’un bloc de béton d’une tonne !
Une cape d’invisibilité pour bâtiment
Derrière cette idée qui paraît au premier abord un peu farfelue, se cache un principe physique bien réel que tente d’exploiter l’institut Fresnel, à Marseille. Cette cape d’invisibilité aurait la forme d’une plaque circulaire placée au centre d’un bâtiment et au niveau des fondations. Ce disque est constitué de plusieurs couches en polymère plastique disposées à la manière d’une tranche d’oignon. Lors d’un séisme, les anneaux du disque se contorsionnent et guident les ondes sismiques autour de la zone à protéger. Si le projet n’en est qu’à sa phase d’étude, le principe est pour le moins prometteur. Il a notamment été appliqué aux vagues océaniques autour d’un bassin d’élevage de poissons.
Pour parvenir à créer un modèle viable, les équipes de l’institut Fresnel cherchent actuellement à développer des matériaux nouveaux appelés métamatériaux qui, grâce à leurs caractéristiques propres, faciliteront l’application du procédé.
Les métamatériaux étudiés par l’institut Fresnel sont des matériaux artificiels aux propriétés électromagnétiques particulières et qui ont recours au phénomène de réfraction négative. En optique géométrique, ce procédé permet de focaliser une onde lumineuse en un seul point à travers une lentille plate – et non bombée. Les chercheurs en sismologie essaient d’appliquer ce principe à leurs travaux pour mieux répartir la puissance d’une onde de choc.
Des innovations essentielles pour accélérer les recherches de survivants
Lors de séismes d’ampleur, la situation peut souvent être catastrophique, notamment à cause de la chute de bâtiments. Les sauveteurs doivent alors intervenir avec une grande rapidité sur un terrain souvent instable. Les 72 premières heures sont cruciales, car au-delà, les chances de survie sont nettement diminuées. Heureusement, des innovations récentes permettent de faciliter le travail des secours en permettant notamment la détection des personnes.
Le projet Cursor, un appui technique d’un nouveau genre
D’initiative européenne et japonaise, le projet Cursor vise à mettre au point un ensemble de robots et de drones destinés à faciliter la tâche des premiers sauveteurs pour dégager les victimes prisonnières des décombres. On retrouve des drones de transport et de modélisation 3D, mais pas que : le Géophone par exemple, est un capteur qui permet détecter les vibrations sismiques mais aussi les tapotements et les bruits de personnes.
Il existe aussi le Smurf (Soft Miniaturised Underground Robotic Finder), un robot à deux roues muni de caméras, de micros et de nombreux capteurs. Il peut s’aventurer en toute sécurité dans les décombres et a la capacité de repérer un être humain grâce à une caméra thermique et des capteurs détectant la transpiration, l’urine ou encore le sang.
Les satellites offrent des informations cruciales aux sauveteurs
À la suite d’un séisme, les satellites jouent désormais un rôle crucial pour les secours. Les modèles optiques permettent en effet de cartographier rapidement l’état des différentes infrastructures de transport. Cela permet notamment d’apporter rapidement l’aide nécessaire aux zones touchées. Les satellites de type radar sont capables de repérer les différents glissements de terrain ou même les changements d’altitude.
La charte internationale « Espace et Catastrophes Majeures » a par ailleurs été signée pour permettre à un pays touché par une catastrophe naturelle de demander l’appui de tous les satellites disponibles dans l’espace. Créée en 1999, cette charte a par exemple été activée par le gouvernement turc lors du récent séisme.
Les séismes, une affaire de mouvement des plaques terrestres
Les tremblements de terre sont le résultat des efforts générés par le mouvement des plaques tectoniques. À certains endroits, les frottements générés entraînent des déformations et une énergie considérable est accumulée jusqu’à atteindre le point de rupture mécanique de la roche concernée. Alors, l’énergie est brutalement libérée, donnant naissance à un séisme.
Les séismes en France
Si les séismes sont relativement fréquents en France, ils sont généralement d’une intensité très relative. Il arrive tout de même que des séismes d’une intensité supérieure aient lieu. On peut par exemple citer le séisme d’Epagny-Annecy qui a eu lieu en juillet 1996 d’une magnitude 5,3. Plus récemment, en 2019, un séisme de magnitude 5.4 a secoué la Drôme et l’Ardèche.
Les Antilles françaises, en particulier la Guadeloupe et la Martinique, sont beaucoup plus sujettes aux tremblements de terre. En 2004 et 2007, les deux îles ont notamment été touchées par des séismes d’une magnitude respective de 6,3 et 7,4.
Que faire en cas de séisme ?
Si les risques sont faibles en France métropolitaine, il arrive tout de même que la Terre tremble, même par chez nous. Il convient donc d’avoir conscience des quelques règles à appliquer en cas de séisme. D’une manière générale, il est conseillé lors d’une secousse de s’éloigner de tout objet susceptible de tomber, et de se protéger sous une table ou un lit massif.
Après la secousse, il faut écouter la radio pour avoir des nouvelles, ne pas entrer dans les constructions qui ont pu être fragilisées, et prendre garde aux répliques qui peuvent à survenir après les premières secousses.
Quel est le plus fort séisme au monde ?
Le plus gros séisme jamais enregistré a eu lieu à Valdivia, au Chili, le 22 mai 1960. D’une intensité de 9,5, il a été généré par un glissement de 18 mètres de la plaque de Nazca sous le bloc de Chiloé. Il a provoqué un tsunami qui a dévasté les côtes chiliennes mais également l’île d’Hawaï, à 10 000 kilomètres de là.
Quels sont les pays les plus touchés par les séismes ?
Les pays où la Terre tremble le plus souvent sont la Chine, l’Indonésie, l’Iran, la Turquie et le Japon.
Quel est le séisme le plus puissant qui a eu lieu en France ?
Le séisme de 1909 qui a eu lieu dans le sud de la France est le tremblement de terre le plus important jamais enregistré en France. Il a eu une magnitude de 6.2 et a provoqué de nombreux dégâts dans les villes de Salon-de-Provence, Vernègues et Lambesc.
Est-ce qu’il y a des séismes partout en France ?
Le niveau de sismicité en France métropolitaine est globalement très faible. Les séismes perceptibles sont très rares et font très peu de dégâts. En revanche, les risques sont beaucoup plus importants dans les Antilles, en Guadeloupe et en Martinique.
Crédit(s) : Image à la une : Reuters / Alvaro Vidal
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