L’île de Géorgie du Sud, la plus grande île le long du fossé de subduction. Crédit : Agence spatiale européenne (données Copernicus Sentinel modifiées)
Des chercheurs découvrent pourquoi un séisme complexe dans l’Atlantique sud a envoyé un tsunami inattendu autour du monde en 2021.
- Le séisme de magnitude 7,5, profond de 47 km, qui a frappé l’Atlantique sud en 2021 et provoqué un tsunami mondial était en fait une séquence de cinq séismes.
- Un séisme de magnitude 8,2, peu profond et “presque invisible”, a représenté 70 % de l’énergie libérée pendant l’événement.
- La surveillance mondiale des tremblements de terre doit être améliorée pour comprendre et atténuer des tremblements de terre aussi complexes et les risques qui y sont associés.
Les scientifiques ont découvert la source d’un mystérieux tsunami de 2021 qui a provoqué des vagues autour du globe.
En août 2021, un séisme de magnitude 7,5 a frappé près des îles Sandwich du Sud, créant un tsunami qui a fait le tour du monde. L’épicentre se trouvait à 47 kilomètres sous la surface de la Terre – une profondeur trop importante pour provoquer un tsunami – et la rupture mesurait près de 400 kilomètres de long, ce qui aurait dû générer un séisme beaucoup plus important.
Les sismologues étaient perplexes et ont cherché à comprendre ce qui s’était réellement passé ce jour-là dans les régions reculées de l’Atlantique Sud.
Une nouvelle étude a révélé que le séisme n’était pas un événement unique, mais cinq, une série de sous-séismes étalés sur plusieurs minutes. Le troisième sous-séisme était un séisme de magnitude 8,2, moins profond et plus lent, qui a frappé à seulement 15 kilomètres sous la surface. Ce tremblement de terre inhabituel et “caché” a probablement été le déclencheur du tsunami mondial.
L’étude a été publiée dans le journal AGU Geophysical Research Lettersqui publie des articles courts, à fort impact, ayant des implications dans les sciences de la Terre et de l’espace.
Parce que le tremblement de terre des îles Sandwich du Sud était complexeSelon l’auteur principal de l’étude, Zhe Jia, sismologue à l’Institut de technologie de Californie, son signal sismique était difficile à interpréter. Le tremblement de terre de magnitude 8,2 était caché dans l’enchevêtrement des ondes sismiques, qui ont interféré les unes avec les autres au cours de l’événement. Le signal du séisme caché n’est apparu clairement que lorsque Jia a filtré les ondes sur une période beaucoup plus longue, jusqu’à 500 secondes. Ce n’est qu’alors que le tremblement de terre de 200 secondes, qui, selon Jia, représentait plus de 70 % de l’énergie libérée pendant le séisme, est devenu clair.
“Le troisième événement est spécial parce qu’il était énorme, et qu’il était silencieux”, a déclaré Jia. “Dans les données que nous regardons normalement [for earthquake monitoring], il était presque invisible.”
Prédire les risques de tremblements de terre complexes peut être difficile, comme le démontre le séisme des îles Sandwich du Sud. L’USGS a d’abord signalé un tremblement de terre de magnitude 7,5 et n’a ajouté l’événement de 8,2 que le lendemain, alors que le tsunami surprise s’est abattu sur des rivages situés jusqu’à 10 000 kilomètres de son point d’origine.
“Nous devons repenser notre façon d’atténuer les risques liés aux séismes et aux tsunamis. Pour ce faire, nous devons caractériser rapidement et précisément la taille réelle des grands séismes, ainsi que leurs processus physiques”, a déclaré Jia.
Comme ce type de séisme peut provoquer un tsunami inattendu, il est essentiel d’améliorer nos prévisions. “Avec ces séismes complexes, le tremblement de terre se produit et nous pensons, ‘Oh, ce n’était pas si grand, nous n’avons pas à nous inquiéter’. Et puis le tsunami frappe et cause beaucoup de dégâts”, a déclaré Judith Hubbard, géologue à l’Observatoire de la Terre de Singapour, qui n’a pas participé à l’étude. “Cette étude est un excellent exemple de la façon dont nous pouvons comprendre le fonctionnement de ces événements, et comment nous pouvons les détecter plus rapidement afin d’être mieux avertis à l’avenir.”
Un séisme de magnitude 8,2 a été “caché” dans un séisme de magnitude 7,5 en 2021, envoyant un mystérieux tsunami autour du monde, selon une nouvelle étude parue dans Geophysical Research Letters. Crédit : Zhe Jia et AGU
Des signaux sismiques sournois
Lorsqu’un tremblement de terre se produit, il envoie des ondes de vibration à travers la Terre. Le réseau mondial de surveillance des tremblements de terre utilise ces ondes sismiques pour déterminer avec précision l’heure, le lieu, la profondeur et la magnitude d’un tremblement de terre. Selon M. Jia, la surveillance courante se concentre souvent sur les périodes courtes et moyennes des ondes, et les périodes plus longues peuvent être laissées de côté. Mais même l’intégration de longues périodes dans la surveillance ne suffit pas à elle seule à détecter les séismes complexes dont les signaux sismiques sont désordonnés.
“Il est difficile de trouver le deuxième tremblement de terre parce qu’il est enfoui dans le premier”, a déclaré Jia. “Il est très rare que des séismes complexes comme celui-ci soient observés. … Et si nous n’utilisons pas les bonnes méthodes, nous ne pouvons pas les utiliser.nous ne pouvons pas vraiment voir ce qui était caché à l’intérieur.”
Un séisme simple peut facilement être localisé et décrit, a déclaré Jia. Mais un tremblement de terre complexe doit être soigneusement décomposé en ses parties constituantes, afin de découvrir quelle combinaison unique de séismes plus simples a donné naissance à ce séisme complexe.
Jia et ses collègues ont mis au point un algorithme permettant de décomposer les signaux sismiques de ces séismes complexes. En “décomposant” les signaux sismiques complexes en formes plus simples, à l’aide d’ondes sur différentes périodes (variant de 20 à 500 secondes), l’algorithme peut identifier l’emplacement et les propriétés de différents sous-séismes. C’est un peu comme si une personne à l’oreille parfaite entendait cinq notes dissonantes frappées en même temps, mais était capable d’identifier chaque note individuellement.
“Je pense que beaucoup de gens sont intimidés par le fait d’essayer de travailler sur des événements comme celui-ci”, a déclaré Hubbard. “Que quelqu’un ait été prêt à vraiment creuser dans les données pour le comprendre est vraiment utile”.
Jia et Hubbard ont tous deux noté qu’un objectif à long terme est d’automatiser la détection de tels séismes complexes, comme nous pouvons le faire pour les séismes simples. Dans le cas du séisme de 2021, le tsunami était de faible ampleur lorsqu’il a atteint les côtes, et la plupart des résidents permanents de ces îles volcaniques éloignées sont des pingouins. Mais les séismes complexes peuvent présenter des risques importants s’ils génèrent un tsunami plus important ou s’ils frappent une région densément peuplée.
Référence : “Les 2021 îles Sandwich du Sud Mw Tremblement de terre de 8.2 : A Slow Event Sandwiched Between Regular Ruptures” par Zhe Jia, Zhongwen Zhan et Hiroo Kanamori, 8 février 2022, Geophysical Research Letters.
DOI : 10.1029/2021GL097104
