MLhc: une magnitude locale révisée pour la Suisse

Tous les types de magnitudes peuvent être calculés directement à partir des signaux enregistrés par les stations sismiques. Afin de mieux caractériser les séismes en Suisse, le Service Sismologique Suisse de l’ETH Zurich (SED) a récemment introduit une magnitude locale révisée (M_Lhc). M_Lhc garantit la cohérence du calcul de routine des magnitudes locales en Suisse avec l’état de l’art de la recherche en techniques sismologiques au SED, et permet une utilisation optimale du réseau sismique national suisse à haute densité. Qu'est-ce que cela signifie exactement et en quoi le M_Lhc diffère-t-elle de la magnitude locale employée jusqu’ici ?

Les tremblements de terre sont généralement caractérisés par la magnitude locale (M_L), définie à l’origine par Charles Richter en Californie en 1935. On constate souvent que M_L dépend de la région concernée. En 1984, Urs Kradolfer, à l’époque scientifique du SED, a calibré M_L pour les tremblements de terre en Suisse. Ses calculs étaient basés sur les enregistrements du réseau sismique national suisse, qui comptait à l’époque 23 stations relevant uniquement les mouvements verticaux du sol. Au début du siècle, le modèle de Kradolfer a été modifié pour tirer parti de la nouvelle génération d’instruments numériques large bande à trois composantes de la structure sismique nationale suisse améliorée, notamment en utilisant les enregistrements des mouvements horizontaux du sol (M_Lh).

Au cours des 20 dernières années, le réseau sismique national suisse s’est considérablement développé et comprend désormais plus de 200 stations, dont une bonne centaine d’accéléromètres de haute qualité. Le SED enregistre maintenant régulièrement des tremblements de terre à des distances très proches (15 à 20 km) de leur foyer dans le sol (hypocentre), souvent avec des M_Lh bien inférieures à 2. Des distances aussi réduites et des magnitudes aussi faibles sont en dehors de la plage d’étalonnage du modèle de Kradolfer. Une autre limite de M_Lh est que les facteurs de correction pour les stations dus aux conditions locales du sol ne sont pas systématiquement utilisés. Or, c’est un aspect crucial, en particulier pour les stations accélérométriques, installées en majorité sur des sites urbains souvent caractérisés par une amplification importante des mouvements du sol. Lors de l’utilisation de M_Lh, les sismologues devaient rejeter les magnitudes de stations trop proches du séisme ou présentant de fortes amplifications de site. Pour faire face à ces inconvénients, le SED a récemment migré vers une magnitude locale révisée « M_Lhc », le « c » signifiant « corrigé ».

En résumé, par conception, M_Lhc a été étalonnée pour fournir des magnitudes aussi similaires que possible à M_Lh, mais avec deux améliorations considérables qui permettent aux sismologues d’utiliser les informations collectées de toutes les stations du réseau et d'indiquer des magnitudes plus stables, en particulier pour les petits séismes :

• Tout d’abord, elle est étalonnée à l’aide d’un jeu de données beaucoup plus important, comprenant de nombreux enregistrements très proches de l’hypocentre. Par conséquent, M_Lhc permet d’inclure des stations à des distances inférieures à 20 km de celui-ci.
• Deuxièmement, la procédure de calcul de M_Lhc tient compte des facteurs locaux d’amplification basés sur la physique qui sont régulièrement calculés et mis à jour par le SED, ce qui permet d’utiliser toutes les stations indépendamment des effets de site.

Alors que dans ses communications courantes, le SED utilise par souci de simplification uniquement le terme « magnitude », les informations détaillées fournies sur le site web du SED précisent toujours le type de magnitude du séisme.

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