Les résultats d’une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université Northwestern aideront les spécialistes des tremblements de terre à mieux faire face au problème le plus important de la sismologie : quand s’attendre au prochain grand tremblement de terre sur une faille.
Les sismologues supposent généralement que les grands tremblements de terre sur les failles sont assez réguliers et que le prochain tremblement de terre se produira après environ le même laps de temps qu’entre les deux précédents. Malheureusement, la Terre ne fonctionne souvent pas de cette façon. Bien que les tremblements de terre surviennent parfois plus tôt ou plus tard que prévu, les sismologues n’avaient pas toujours le moyen de décrire cela.
Maintenant, ils le font. L’équipe de recherche Northwestern composée de sismologues et de statisticiens a développé un modèle de probabilité de séisme qui est plus complet et réaliste que ce qui est actuellement disponible. Au lieu d’utiliser simplement le temps moyen entre les tremblements de terre passés pour prévoir le prochain, le nouveau modèle prend en compte l’ordre et le moment spécifiques des tremblements de terre précédents. Cela aide à expliquer le fait déroutant que les tremblements de terre se présentent parfois en grappes – des groupes avec des temps relativement courts entre eux, séparés par des temps plus longs sans tremblements de terre.
« Considérer l’historique complet des tremblements de terre, plutôt que simplement la moyenne au fil du temps et le temps écoulé depuis le dernier, nous aidera beaucoup à prévoir quand les futurs tremblements de terre se produiront », a déclaré Seth Stein, professeur William Deering de sciences de la Terre et des planètes au Collège Weinberg des arts et des sciences.
« Lorsque vous essayez de déterminer les chances d’une équipe de gagner un match de balle, vous ne voulez pas regarder uniquement le dernier match et la moyenne à long terme. Il peut également être utile de revenir sur d’autres matchs récents. Nous peut faire la même chose pour les tremblements de terre. »
L’étude, intitulée « A More Realistic Earthquake Probability Model Using Long-Term Fault Memory », a été publiée récemment dans le Bulletin de la Société sismologique d’Amérique. Les auteurs de l’étude sont Stein, le professeur Northwestern Bruce D. Spencer et un récent doctorat. diplômés James S. Neely et Leah Salditch. Stein est membre du corps professoral de l’Institute for Policy Research (IPR) de Northwestern, et Spencer est membre du corps professoral de l’IPR.
« Les tremblements de terre se comportent comme un bus peu fiable », a déclaré Neely, maintenant à l’Université de Chicago. « Le bus peut être programmé pour arriver toutes les 30 minutes, mais parfois il est très tard, d’autres fois il est trop tôt. Les sismologues ont supposé que même lorsqu’un tremblement de terre est en retard, le prochain n’est pas plus susceptible d’arriver tôt. modèle s’il est tard, il est maintenant plus probable qu’il arrive bientôt. Et plus le bus est tard, plus tôt le prochain viendra après lui.
Modèle traditionnel et nouveau modèle
Le modèle traditionnel, utilisé depuis qu’un grand tremblement de terre en 1906 a détruit San Francisco, suppose que les mouvements lents à travers la faille accumulent des contraintes, qui sont toutes libérées lors d’un grand tremblement de terre. En d’autres termes, une faille n’a qu’une mémoire à court terme : elle ne « se souvient » que du dernier tremblement de terre et a « oublié » tous les précédents. Cette hypothèse entre dans la prévision du moment où les futurs tremblements de terre se produiront, puis dans les cartes des risques qui prédisent le niveau de secousse pour lequel les bâtiments résistants aux tremblements de terre doivent être conçus.
Cependant, « les grands tremblements de terre ne se produisent pas comme sur des roulettes », a déclaré Neely. « Parfois, nous voyons plusieurs grands tremblements de terre se produire sur des périodes de temps relativement courtes, puis de longues périodes pendant lesquelles rien ne se passe. Les modèles traditionnels ne peuvent pas gérer ce comportement. »
En revanche, le nouveau modèle suppose que les failles sismiques sont plus intelligentes – ont une mémoire à plus long terme – que ne le supposaient les sismologues. La mémoire de défaut à long terme vient du fait que parfois un tremblement de terre n’a pas libéré toute la contrainte qui s’est accumulée sur le défaut au fil du temps, de sorte qu’il en reste après un gros tremblement de terre et peut en provoquer un autre. Cela explique les tremblements de terre qui arrivent parfois en grappes.
« Les grappes de tremblements de terre impliquent que les failles ont une mémoire à long terme », a déclaré Salditch, maintenant à l’US Geological Survey. « Si cela fait longtemps qu’un grand tremblement de terre ne s’est pas produit, même après qu’un autre se soit produit, la « mémoire » de la faille n’est parfois pas effacée par le tremblement de terre, ce qui laisse une contrainte résiduelle et une chance accrue d’en avoir un autre. Notre nouveau modèle calcule le tremblement de terre probabilités de cette façon. »
Par exemple, bien que de grands tremblements de terre sur la section Mojave de la faille de San Andreas se produisent en moyenne tous les 135 ans, le plus récent s’est produit en 1857, seulement 45 ans après celui de 1812. Bien que cela n’aurait pas été prévu en utilisant le modèle traditionnel , le nouveau modèle montre que parce que le tremblement de terre de 1812 s’est produit après un écart de 304 ans depuis le précédent tremblement de terre de 1508, la souche restante a provoqué un tremblement de terre plus tôt que la moyenne en 1857.
« Il est logique que l’ordre et le moment précis des tremblements de terre passés soient importants », a déclaré Spencer, professeur de statistiques. « Le comportement de nombreux systèmes dépend de leur histoire sur une longue période. Par exemple, votre risque de vous fouler la cheville ne dépend pas seulement de la dernière entorse que vous avez eue, mais aussi des précédentes. »
Plus d’information:
James S. Neely et al, Un modèle de probabilité de tremblement de terre plus réaliste utilisant la mémoire de défaut à long terme, Bulletin de la Société sismologique d’Amérique (2022). DOI : 10.1785/0120220083