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Vue d'ensemble du réseau national suisse

Le réseau national suisse (CHNet), constitué à la fois du réseau à large bande (SDSNet) et du réseau accélérométrique (SSMNet), utilisant principalement des sismomètres large bande pour enregistrer les tremblements de terre locaux faibles, régionaux modérés et mondiaux modérés à fort, et d’accéléromètres pour enregistrer les tremblements de terre locaux modérés et forts.

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Carte de toutes les stations en temps réel contrôlées par le SED en Suisse

La localisation précise des tremblements de terre dépend des observations collectées par de nombreuses stations, sans lacune, azimutale importante, et notamment par certaines proches de l’épicentre. Toutefois, puisque les secousses provoquant des dommages en Suisse peuvent aussi provenir d’événements hors de ses frontières, le réseau sismique surveille également toutes les stations opérationnelles en temps réel dans les pays limitrophes.

L’instrument principal des stations SDSNet est un sismomètre large bande ultrasensible qui enregistre même les plus faibles mouvements du sol causés par des séismes faibles locaux, modérés régionaux ou modérés à fort, au niveau mondial. Lorsque c’est possible, les stations SDSNet sont installées sur une roche solide sur des sites éloignés.

Le SDSNet est la colonne vertébrale des efforts de surveillance sismique en Suisse et les données qu’il collecte permettent la production d’un catalogue sismique homogène, complet en termes de magnitude dans tout le pays. Actuellement, la magnitude la plus basse d’un événement sismique pouvant être détecté et localisé précisément dans toute la Suisse est 2.0. Toutefois, dans les zones où le réseau est plus dense et où le bruit de fond reste faible, des magnitudes d’environ 1.0 peuvent être détectées (remarque : des tremblements de terre plus petits sont souvent enregistrés et mentionnés sur notre site web, mais tous les événements de cette ampleur ne peuvent être enregistrés, ce qui fait que notre catalogue est incomplet à ce niveau de magnitude).

Les tremblements de terre d’une magnitude d’environ 4.5 ou au-delà, enregistrés à proximité d’une station SDSNet produisent des secousses hors échelle, excédant la plage des capteurs large bande. Dans le cadre d’une mise à jour du réseau, tous les sites SDSNet seront équipés d’un accéléromètre additionnel pour garantir que même les gros tremblements de terre sont enregistrés sans saturation, et que ces stations enregistrent toute la gamme de magnitudes, à l’échelle.

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Carte de tous les sismomètres à large bande et courte période contrôlées par le SED en Suisse

Le SSMNet complète le SDSNet en améliorant la densité et la couverture du réseau.

Les stations SSMNet sont équipées d’un accéléromètre capable de mesurer des secousses modérées à fortes. La plupart des stations SSMNet sont situées en zone urbaine, dans les régions à haut risque et là où des impacts importants sont attendus.

Lorsque de gros tremblements de terre se produisent, les données de ces stations fournissent une information cruciale pour comprendre la façon dont se produisent les dommages. Bien que ces stations soient conçues pour enregistrer les mouvements du sol, elles peuvent également détecter des tremblements de terre qui ne sont pas ressentis par la population locale.

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Carte de tous les accéléromètres contrôlés par le SED en Suisse

La plupart des stations SDSNet sont équipées de sismomètres large bande Streckeisen STS-2 couvrant une plage de période de 120 secondes à 50 Hz, avec une réponse quasi-constante. Quelques stations ont des capteurs Trillium 120 secondes ou 40 secondes avec une résolution inférieure, spécialement sur des périodes plus longues, mais qui sont plus sensibles aux hautes fréquences. Une station en forage à Bâle est équipée d’un sismomètre 360 secondes Guralp CMG-3T. Tous les capteurs période courte 5 secondes ou 1 secondes sont en cours de remplacement par des capteurs large bande de la dernière génération (Streckeisen STS-2.5 et Nanometrics Trillium 240 secondes, dont les performances sont comparables à celles du sismomètre Streckeisen STS-2).

Les systèmes de numérisation et d’acquisition de données utilisés par la majorité de ces stations sont des appareils Nanometrics de différentes générations. La rénovation actuelle du réseau vise à remplacer les systèmes d’ancienne génération dont le stockage et les options de communication étaient limités, par les tout derniers systèmes Nanometrics Centaur et Quanterra Q330HR. Par ailleurs, toutes les stations large bande seront équipées sur place de capteurs accélérométriques EpiSensor afin que sur ces sites tous les séismes puissent être enregistrés à l’échelle au sein du système principal.

Toutes les stations SSMNet sont équipées d’un accéléromètre 200Hz Kinemetrics EpiSensor, avec un enregistreur de données Nanometrics Taurus ou Centaur.

Les enregistreurs de données utilisés au sein du CHNet sont synchronisés par GPS. Les stations SDSNet échantillonnent les signaux sismiques à une fréquence d’au moins 120sps, et plus précisément 120sps (STS-2), 200sps (STS-2.5, Trillium 40s, 120 s, 240 s) et 250sps (EpiSensors indépendants).

Les communications entre le terrain et Zurich sont assurées par différents fournisseurs d’accès indépendants pour éviter un scénario de rupture en un seul point. La plupart des stations SSMNet utilisent des communications cellulaires, alors que des solutions plus robustes sont utilisées pour le réseau de base SDSNet. Toutes les stations ont adopté des solutions large bande à latence minimale, essentielles pour les alertes sismiques précoces. Les paquets de données sont envoyés au minimum toutes les secondes, avec une latence de communication inférieure à 1 s.

Le bruit ambiant d’une station sismique est la somme des signaux acoustiques dans l’environnement. Le niveau de bruit d’un site est influencé non seulement par son éloignement des activités et infrastructures humaines, mais aussi par la géologie, la température, la stabilité de la pression et même par son éloignement de la mer. CHNet utilisant des instruments très sensibles destinés à la mesure du bruit environnant, par opposition au bruit du capteur, il est important de minimiser le bruit ambiant pour permettre de détecter même des signaux sismiques faibles.

La sélection des sites pour le DSDNet doit être particulièrement méticuleuse, car il est important de minimiser le bruit ambiant dans la gamme de fréquences intéressantes, soit une plage de 100 Hz à 1000 s. Toutefois, il faut parfois des concessions entre la garantie d’un bruit ambiant faible et le maintien de sites historiques. De nombreux sites SDSNet ont en effet été choisis il y a plusieurs décennies lorsque les capacités des capteurs étaient bien inférieures et que les infrastructures proches étaient plus rares. Bien que certains de ces sites puissent être considérés aujourd’hui comme « bruyants », il est important de les conserver pour comparer sur le même site les enregistrements d’événements différents, même à des décennies d’intervalle, car cela permet d’identifier les phénomènes récurrents et de mieux comprendre les caractéristiques sismiques. Un autre aspect à prendre en compte lors de la sélection d’un site pour une station sismique est d’assurer une sécurité adéquate et une alimentation électrique et des communications fiables. Parfois, des sites avec un bruit ambiant important sont quand même retenus car il est important de mesurer les tremblements de terre en un endroit particulier : c’est le cas notamment dans la région bâloise où nous avons besoin de capteurs, même si le niveau de bruit y est élevé. C’est un véritable défi de garantir de faibles niveaux de bruits sur de longues périodes (ce qui est une exigence essentielle pour les capteurs large bande), l’inclinaison, la température et les variations de pression doivent rester extrêmement faibles, et les stations doivent être installées sur une roche solide..

De nombreuses stations SDSNet sont situées dans d’anciens bunkers militaires et à proximité de barrages où existe déjà une excellente infrastructure, où les niveaux de sécurité et la protection environnementale sont élevés et où le « bruit culturel » est souvent faible. Les cavernes naturelles et les galeries creusées par l’homme constituent également des sites de bonne qualité. Dans l’avant-pays alpin, un substrat rocheux peut être difficile à trouver, de telle sorte que les capteurs sont placés dans des forages profonds de 100 à 150 m, ou dans une caverne en béton à faible profondeur.

Les stations SSMNet sont souvent situées près des centres-villes anciens ou à proximité d’équipements de type hôpital ou école. Les capteurs sont placés à l’extérieur des bâtiments sous des voûtes en béton peu profondes.

Pour chaque nouvelle station potentielle, des mesures de bruit sismique sont effectuées en continu pendant au moins deux semaines, et le site n’est accepté que si les conditions de bruit sont jugées correctes. De hauts niveaux de bruit sont attendus dans l’avant-pays alpin, où d’épaisses couches de dépôts sédimentaires, ainsi que du bruit anthropogénique et/ou culturel ne peuvent être évités.

La performance journalière du réseau en termes de spectre de bruit pour toutes les stations SDSNet et SSMNet est actualisée chaque jour et publiée sur le site PQLX. Des informations plus complètes sur les conditions locales de chaque site CHNnet peuvent être trouvées dans la Site Characterization Database for Seismic Stations in Switzerland.