Enregistrer les forts tremblements de terre avec le GPS

On connaît le GPS pour la navigation, mais pas forcément pour une autre de ses fonctionnalités : le signal GPS peut être utilisé pour mesurer le mouvement du sol produit par les forts séismes. C’est ce que montre une étude publiée récemment dans «Bulletin of the Seismological Society of America» par des chercheurs du Service Sismologique Suisse (SED) à l’ETH Zurich. Le GPS peut améliorer la surveillance sismique en temps réel en complément des mesures conventionnelles. L’intégration des données GPS permettrait d’améliorer la précision dans le calcul des ShakeMaps qui sont cruciales pour la gestion de l’urgence post-sismique.

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En général, on utilise des accéléromètres, qui enregistrent l’accélération du sol, pour mesurer les mouvements forts dus aux tremblements de terre. Le mouvement qu’ils sont capables d’enregistrer est limité dans les basses fréquences (mouvements « lents ») alors que les GPS sont à l’inverse, limités dans les hautes fréquences (mouvements « rapides »). Les stations GPS (GNSS) permanentes sont présentes dans le monde entier pour servir de points de référence pour l’information géographique et le positionnement. Les instruments GPS sont donc complémentaires dans la manière où ils enregistrent le mouvement du sol et leur réseau est complémentaire en termes de couverture géographique.

Afin de mettre en œuvre ces avantages, l’étude précédemment citée a analysé quelles seront les améliorations futures que le traitement des données GPS va apporter (zone en rouge sur le graphique). Il serait possible d’optimiser l’enregistrement de séismes en augmentant la fréquence d’échantillonnage des signaux GPS d’un facteur de 2 à 5. Les données GPS sont une valeur ajoutée aux données sismiques conventionnelles pour les événements de magnitude 5.8 ou supérieure dans un rayon de 10km Leur intégration dans les outils de gestion de crise comme les ShakeMaps pourrait être déterminante dans les pays à forte sismicité comme le Japon.

Graphique: Capacité des stations GPS permanentes à enregistrer en temps réel (zone bleue) les mouvements forts provoqués par les tremblements de terre en fonction de la magnitude et de la distance à la rupture sur la faille. Ce qui peut être réalisé actuellement après post-traitement (zone rouge) pourra dans le futur être obtenu en temps réel.

Clotaire Michel, Krisztina Kelevitz, Nicolas Houlié, Benjamin Edwards, Panagiotis Psimoulis, Zhenzhong Su, John Clinton, Domenico Giardini; The Potential of High‐Rate GPS for Strong Ground Motion Assessment. Bulletin of the Seismological Society of America; 107 (4): 1849–1859. doi: https://doi.org/10.1785/0120160296