La section Processus sismiques se concentre sur la compréhension, la description et la modélisation de ces processus et de la propagation des ondes dans divers contextes. Les connaissances acquises sont traduites en applications et services utiles à la société pour l’atténuation des risques ou l’imagerie sismique. Cette section couvre un large éventail d’échelles temporelles et de sujets, depuis les expériences de laboratoire à petite échelle jusqu’aux tremblements de terre naturels à grande échelle, en tenant compte de la sismicité induite et de la sismicité naturelle, ainsi que des processus de déformation asismique.
Elle étudie des sujets fondamentaux liés aux statistiques et à la physique des sources de tremblements de terre et à la diffusion des ondes dans la croûte terrestre, en utilisant des méthodes statistiques, des simulations numériques et des observations directes.
Les thèmes de recherche appliquée se concentrent sur l’amélioration de l’imagerie sismique à haute résolution et des méthodes de surveillance. À l’échelle régionale, la section étudie les volcans, les zones de subduction, les glaciers et l’effet du changement climatique sur le niveau des nappes phréatiques. À l’échelle locale, elle adapte les méthodes aux projets de géo-ingénierie souterraine, tels que l’énergie géothermique profonde, le stockage du CO2 ou des déchets nucléaires. Un autre axe est la recherche sur la prévisibilité des tremblements de terre, dans le but de développer et de tester des capacités opérationnelles de prévision.
La section collabore avec des entités suisses telles que le BedrettoLab, le laboratoire souterrain du Mont Terri, ou celui de Grimsel. Au-delà de la recherche, elle joue un rôle clé dans l’enseignement, plusieurs de ses membres étant engagés dans des cours fondamentaux à l’ETH Zurich et dans d’autres institutions.
La section Processus sismiques est codirigée par Anne Obermann et Antonio P. Rinaldi. Elle est divisée en cinq groupes de recherche.
Dirigé par Leila Mizrahi, le groupe Sismologie statistique développe et applique des modèles avancés de prévision des tremblements de terre dépendant du temps et des méthodes statistiquement rigoureuses pour analyser les schémas d’occurrence. Bien que les tremblements de terre restent imprévisibles, la société doit pouvoir s’appuyer sur des approches statistiques pour estimer les probabilités de tremblements de terre futurs. La mission principale du groupe est de créer et de tester des modèles harmonisés de prévision pour la Suisse et l’Europe, en utilisant des modèles épidémiques de séquences de répliques (ETAS). Leur travail permet également de mieux comprendre les processus sismiques en développant des méthodes d’analyse de données et des outils open-source. Le groupe remet activement en question le statu quo scientifique en explorant les techniques d’apprentissage automatique et en tirant parti de l’informatique à haute performance, contribuant ainsi à faire progresser la prévisibilité des tremblements de terre.
Dirigé par Federica Lanza et Ryan Schultz, ce groupe se concentre sur les séquences sismiques induites par les activités anthropogéniques. Leur principal intérêt est de faire progresser la rentabilité économique de la surveillance, de comprendre la physique de la réactivation des failles, d’évaluer les conditions géologiquement sensibles, de modéliser et de prévoir les tremblements de terre, et d’identifier les cas induits. Leurs recherches portent aussi sur les approches de quantification des dangers et des risques, ce qui contribue à l’élaboration de protocoles de feux de signalisation (adaptatifs) et de stratégies d’atténuation des risques pour gérer la sismicité induite. Le groupe mène également des recherches novatrices sur les perceptions humaines des risques de tremblement de terre. En outre, leurs conclusions participent à la rédaction de cadres et de lignes directrices en matière de bonnes pratiques pour une exploitation des ressources plus sûre et plus responsable.
Anne Obermann dirige ce groupe qui utilise l’interférométrie sismique pour obtenir des images et surveiller des structures souterraines complexes à haute résolution, en s’appuyant sur des enregistrements de données passives. Le terme « interférométrie sismique » fait référence au principe de reconstruction des réponses associées à des sources virtuelles par corrélation croisée des enregistrements du champ d’ondes sismiques obtenus à différents endroits du récepteur. En appliquant et en intégrant les avancées technologiques (par exemple, la détection acoustique distribuée, les réseaux sismiques denses), le groupe peut suivre des changements subtils de la structure de la Terre qui étaient auparavant indétectables. Les recherches du groupe s’exercent dans différents contextes, notamment les chambres magmatiques, les zones de faille, les réservoirs d’eau souterraine et géothermiques, et les sites de stockage de CO2.
Ce groupe, dirigé par Paul Selvadurai, est partenaire du D-EAPS Rock Physics and Mechanics Laboratory (RPMLab). Il est à la pointe de l’étude en laboratoire de la mécanique des tremblements de terre et de la physique des roches. Le groupe développe des outils avancés pour observer et visualiser les processus de fracture ainsi que l’initiation, la propagation et l’arrêt des tremblements de terre. Ces outils aident à clarifier les modèles, permettant des essais systématiques pour isoler les caractéristiques clés du processus de rupture qui sont les plus cruciales et qui doivent être prises en compte. La compréhension des processus fondamentaux qui affectent l’initiation, la propagation et l’arrêt des tremblements de terre est essentielle pour produire des modèles plus précis basés sur la physique, qui peuvent améliorer les prévisions et minimiser les dangers et les risques. Les travaux du groupe sont étroitement liés à la recherche sur la mécanique des tremblements de terre dans des domaines tels que l’énergie géothermique et la séquestration du carbone, contribuant ainsi à une meilleure compréhension de l’initiation et de la propagation des tremblements de terre.
Dirigé par Antonio P. Rinaldi, ce groupe développe des modèles numériques qui relient les processus thermo-hydro-mécaniques-chimiques. L’expertise du groupe est essentielle pour comprendre les processus naturels liés aux tremblements de terre, ainsi que pour améliorer des modèles de prévision de la sismicité induite. Leur travail soutient les expériences menées dans les laboratoires souterrains tels que le BedrettoLab et celui du Mont Terri, ainsi que le développement de modèles de prévision de la sismicité induite. Il consolide en outre les connaissances liées au stockage des déchets nucléaires, aux projets géothermiques, au stockage du CO2, ainsi qu’au développement d’approches fondées sur la physique et s'appuyant sur l’apprentissage automatique.