Des tremblements de terre de magnitude similaire peuvent provoquer des tsunamis de tailles très variables. Ce phénomène couramment observé, mais mal compris, a entravé des alertes fiables de tsunamis locaux.
Les recherches menées par les scientifiques de l’Université d’Hawai’i (UH) à Manoa fournissent de nouvelles informations qui relient les caractéristiques des tremblements de terre – la magnitude, la profondeur où deux plaques tectoniques glissent l’une contre l’autre et la rigidité des plaques impliquées – avec la taille potentielle d’un tsunami.
Des chercheurs précédents ont identifié une classe spéciale d’événements appelés les séismes du tsunami, qui produisent des tsunamis disproportionnés pour leur ampleur. Kwok Fai Cheung, professeur d’ingénierie des océans et des ressources à la UH Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), Thorne Lay de l’Université de Californie à Santa Cruz, et les co-auteurs ont découvert une explication simple à cette énigme. Leurs conclusions ont été publiées récemment dans Géosciences de la nature.
Graphique montrant comment fonctionne un tsunami. Crédit : Ocean Institute, modifié par NOAA/ NWS/ CGS
À l’aide de modèles informatiques, l’équipe a incorporé des processus physiques qui produisent des tremblements de terre et des tsunamis avec un large éventail d’observations d’événements du monde réel, y compris ceux classés comme séismes de tsunami. Les résultats du modèle ont démontré que pour une magnitude de séisme donnée, si la rupture s’étend à une faible profondeur dans la partie la moins rigide de la plaque, le tsunami résultant est plus important que si la rupture est plus profonde.
« Dans une zone de subduction, la plaque supérieure est plus fine et moins rigide que la plaque sous-jacente près de la tranchée », a expliqué Cheung. “Une rupture concentrée à proximité d’une tranchée ou à faible profondeur produit des secousses au sol relativement faibles telles qu’enregistrées par les sismomètres, mais l’eau déplacée dans l’océan profond sus-jacent a augmenté l’énergie et produit des vagues de tsunami plus courtes qui s’amplifient à un rythme élevé lorsqu’elles se déplacent vers le rivage.”
“Les processus sismiques et tsunamigènes sont complexes, impliquant de nombreux facteurs qui varient d’un événement à l’autre”, a déclaré Lay, professeur de sciences de la Terre et des planètes à l’UC Santa Cruz. “Nous avons utilisé un modèle numérique simplifié pour isoler les paramètres clés du tremblement de terre et évaluer leur importance dans la définition de la taille du tsunami.”
Le 29 septembre 2009, un tsunami a causé des dégâts considérables et des pertes en vies humaines aux Samoa américaines, aux Samoa et aux Tonga. Le tsunami a été généré par un grand tremblement de terre dans le sud de l’océan Pacifique. Crédit : NOAA
Après avoir vérifié que la présence d’une rupture de tremblement de terre peu profonde peut être un facteur plus important que la magnitude du séisme pour la taille du tsunami résultant, les chercheurs se sont posés une question importante : la magnitude du séisme peut-elle continuer à être utilisée comme indication principale des impacts potentiels du tsunami ?
“La pratique consistant à utiliser la magnitude des séismes pour estimer la menace potentielle de tsunami a conduit à une faible capacité de prévision des impacts des tsunamis, et davantage d’informations sur la source sont nécessaires pour faire mieux”, a déclaré Cheung.
Un aspect important de cette recherche interdisciplinaire est la synergie d’expertise en sismologie, avec Lay, et en tsunamis, avec le groupe de recherche de Cheung, appliquée à un large ensemble d’observations. Cette étude motive le développement de nouvelles recherches sur la sismologie et la géodésie des fonds marins qui peuvent détecter rapidement l’occurrence d’une rupture peu profonde afin d’obtenir une alerte aux tsunamis plus fiable.
Alors que les rives de l’océan Pacifique et le long de la « Ceinture de feu » sont vulnérables aux tsunamis, la situation est particulièrement critique pour les communautés côtières proches du séisme, où le tsunami arrive rapidement, lorsque des informations détaillées sur le séisme ne sont pas encore disponibles.
Cheung et Lay poursuivent leur collaboration pour enquêter sur les tsunamis préhistoriques, historiques et futurs afin de mieux comprendre les risques posés aux communautés côtières et de mettre en place des systèmes d’alerte plus précis.
Référence : « Tsunami size variabilité with rupture depth » par Kwok Fai Cheung, Thorne Lay, Lin Sun et Yoshiki Yamazaki, 13 décembre 2021, Géosciences de la nature.
DOI : 10.1038 / s41561-021-00869-z
