Les ondes de l’éruption du volcan des Tonga ont déjà fait deux fois le tour du monde

La gigantesque éruption sous-marine du volcan Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai dans les mers du Sud, le 15 janvier 2022, a également fait trembler les stations du Service Sismologique Suisse de l’ETH de Zurich (SED). L’explosion volcanique a commencé à 5h14, heure suisse, et a généré des ondes équivalentes à celles d’un séisme de magnitude 5.8. Environ 20 minutes plus tard, des ondes sismiques de volume ont atteint le réseau suisse après avoir traversé directement la Terre. Elles se propagent à des vitesses de 5 à 10 km/s (36 000 km/h). Trente minutes après, des ondes sismiques de surface, qui progressent un peu plus lentement, sont arrivées en Suisse. Celles-ci disparues, le réseau suisse a observé pendant plus de douze heures les oscillations propres de la Terre, qui vibre en effet à des fréquences caractéristiques, déterminées par sa structure interne. Ces oscillations propres observées après l’évènement, d’une période d’environ 4,5 minutes, avaient déjà été notées en 1991 lors de l’éruption du volcan philippin Pinatubo.

De telles explosions volcaniques génèrent également des ondes de pression dans l’atmosphère, comme celles décrites par exemple ici par MétéoSuisse (blog en allemand). Ces ondes infrasonores, dont les fréquences sont inférieures à celles d’un son audible (entre 15 Hz et 0,001 Hz), sont peu atténuées par l’atmosphère et peuvent être mesurées à très grande distance. Les infrasons se propagent à environ 1 200 km/h. Sur les stations large bande très sensibles du SED, et aussi sur les capteurs infrasonores exploités par le SED, ces ondes sont bien apparentes à partir d’à peu près 20h30, heure suisse, soit un peu plus de 15 heures après l’arrivée des ondes sismiques. La dispersion (la dépendance de la vitesse de propagation par rapport à la fréquence) de ces ondes infrasonores est également clairement visible : les basses fréquences se propagent un peu plus rapidement et nous parviennent les premières, suivies par des fréquences de plus en plus élevées. Une première période de signaux forts, d’une durée d’à peine plus de deux heures, a été provoquée par les ondes nous arrivant directement. Environ cinq heures plus tard, on voit les signaux qui se sont propagés dans la direction opposée, avec des amplitudes nettement plus faibles. Dans la matinée du 17 janvier, on constate l’apparition de nouveaux signaux : les ondes viennent de faire leur deuxième tour de la Terre. Aux stations de mesure sismique, les signaux infrasonores ont provoqué un certain nombre de fausses détections de séismes (triggers) lors du traitement automatique des données.