Comment les êtres humains font vibrer les sismomètres

Les stations sismiques enregistrent tous les types de mouvements du sol, et pas uniquement les tremblements de terre. En temps normal, nos mesures sont dominées par le bruit de fond sismique. Il s'agit d'oscillations provoquées par des mouvements marins lointains, des changements de pression atmosphérique ou des événements d'origine humaine tels que les tirs de carrières, le trafic ou les travaux de construction. Ce bruit peut être utilisé pour cartographier le sol sous nos pieds ou pour estimer dans quelle mesure le sous-sol local peut amplifier les ondes sismiques.

En cas de besoin ou par curiosité, il est possible de tirer à partir de ces données des enseignements sur les événements ayant une empreinte sismique. Le concert de Taylor Swift à Zurich le 9 juillet en est un exemple. Lorsque des milliers de personnes bougent simultanément de manière rythmée, cette énergie se transmet au sol sous forme de vibrations harmoniques qui peut être mesurées par des sismomètres situés à proximité. Les vibrations provoquées par le public du concert du 9 juilllet sont visibles sur huit stations du réseau sismique, jusqu’à une distance de 6 kilomètres autour du stade du Letzigrund. Plus loin, elles se perdent dans le reste du bruit de fond. D’autres grands concerts ou matchs de football ont laissé par le passé des traces similaires dans les données sismiques.

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La clarté avec laquelle les mouvements des personnes se démarquent du reste du bruit de fond dépend de nombreux facteurs, notamment de la distance à la station sismique la plus proche. Si seulement une personne saute juste à côté d’un sismomètre, cela suffira pour générer des oscillations visibles sur cet instrument. Mais plus la distance augmente et plus le nombre de personnes en mouvement doit être important pour produire un bruit notable. Si la Suisse avait gagné l’Euro de foot, les données sismiques ne montreraient pas les familles individuelles sautant de leur canapé, mais éventuellement l’enthousiasme des spectateurs dans les public viewing. Le sous-sol également joue un rôle. Si une foule saute de manière rythmée sur un sol mou, comme les dépôts de gravier de la vallée de la Limmat, les secousses seront plus fortes que sur des roches plus dures, mais elles seront aussi plus rapidement atténuées avec la distance. Les mouvements du sol par ailleurs encore amplifiés lorsque la fréquence de résonance d’un bâtiment, par exemple des tribunes d’un stade, est stimulée par la foule. Bien entendu, un effet inverse peut également être observé: les mesures de confinement du COVID-19 ont entraîné partout à travers le monde une diminution du bruit de fond sismique dû à l’activité humaine, entre le début et le milieu de l’année 2020 (article SED).

Les données sismiques ne permettent pas de dire si Taylor Swift génère plus ou moins d’enthousiasme que d’autres groupes musicaux ou événements sportifs, qui provoquent également des secousses mesurables.