La pandémie de COVID-19 a provoqué une période de silence du bruit sismique anthropique à l’échelle mondiale | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  La pandémie de COVID-19 a provoqué une période de silence du bruit sismique anthropique à l’échelle mondiale

Une étude publiée dans la revue Science par un groupe de sismologues internationaux, dont deux scientifiques de l’Institut de physique du globe de Paris (Université de Paris, CNRS), a montré que les mesures de confinement pour lutter contre la propagation du COVID-19 ont entraîné une réduction de 50% du bruit sismique observé dans le monde en 2020. Au delà de l’observation de ce phénomène inédit à l’échelle de la planète, ces mesures permettent de mieux caractériser le bruit sismique dû à l’activité humaine et ainsi l’étude suggère une nouvelle méthode de suivi des activités humaines, sans utilisation de données personnelles.

En analysant les données de plus de 300 stations sismiques à travers le monde, l'étude a montré que le bruit sismique a diminué dans de nombreux pays et régions, permettant de visualiser une "vague" de confinement  se déplacçant à travers la Chine, puis en Italie et dans le reste du monde. Cette quiétude sismique montre l'effet total des mesures de distanciation physique prises par les autorités, la réduction de l'activité économique et industrielle et la baisse du tourisme et des voyages. Cette période silencieuse de 2020 est la réduction du bruit sismique anthropique la plus longue et la plus importante jamais enregistrée.

 

 

Visualisation de la baisse du bruit sismique au fur et à mesure de l'entrée en vigueur de mesures de confinement dans le monde. En jaune les stations traitées par les scientifiques de l'IPGP. (Thomas Lecocq et al. Science.)

Cette étude a été initiée par Thomas Lecocq (chercheur à l'Observatoire Royal de Belgique), qui a décidé de partager ses codes d'analyse avec toute la communauté sismologique. Une collaboration unique impliquant 76 auteurs de 66 institutions dans 27 pays a ainsi pu débuter.

À l’IPGP, Claudio Satriano et Lise Retailleau y ont contribué  avec l'analyse des données du sismomètre CURIE, situé dans le sous-sol du site de l'IPGP, rue Cuvier, ainsi que d'autres stations sismologiques françaises sur les îles de Mayotte, de La Réunion et de Martinique.

 

Les sismomètres sont des instruments scientifiques capables de détecter les vibrations se propageant à travers le sol - appelées ondes sismiques. Traditionnellement, la sismologie se concentre sur la mesure des ondes sismiques provoquées par  les tremblements de terre. Cependant, les enregistrements de ces sources sismiques naturelles sont contaminés par les vibrations à haute fréquence de l’activité humaine à la surface de la planète surface : les déplacements (à pied, en voiture, en train…) créent des signatures sismiques uniques dans le sous-sol, l'industrie lourde et les travaux de BTP génèrent également des ondes sismiques enregistrées par les sismomètres.

Pour cette étude, les scientifiques ont collecté, traité et analysé des dizaines de téraoctets de données disponibles. Les données proviennent de milliers de stations de surveillance sismique dans le monde, issues de réseaux de surveillance sismique de pointe, mais aussi de capteurs sismiques citoyens que des particuliers et des écoles ont installés dans leurs locaux, partageant des données avec la communauté mondiale.

 

En analysant ces données, les auteurs de l’étude observe, qu’alors que la fréquence des tremblements de terre pour 2020 reste identique à celle des années précédentes, la baisse du bruit anthropique est sans précédent. Les réductions de bruit sismique les plus importantes ont été mesurées dans les zones urbaines, mais l'étude a également trouvé des signatures du confinement sur des capteurs enfouis à des centaines de mètres dans le sol et dans des zones moins urbanisées, comme en Afrique subsaharienne.

Cette période silencieuse pourrait même permettre de détecter de nouveaux types de signaux, puisque des signaux sismiques, masqués en temps normal au sein du bruit sismique, en particulier pendant la journée, sont beaucoup plus clairs sur les capteurs sismiques dans les zones urbaines pendant le confinement. Les auteurs de l'article espèrent que ces premiers travaux engendreront de nouvelles études sur ces signaux détectables pendant le confinement et les nouvelles données qu’ils pourraient fournir sur les séismes et les volcans notamment.

 

L'étude a aussi montré une forte correspondance entre les baisses du bruit sismique provoquées par la réduction de l’activité humaine et les données de mobilité humaine issues des applications de cartographie sur les téléphones mobiles et mises à la disposition du public par Google et Apple. Cette corrélation devrait permettre, à l’avenir, d’utiliser les données sismiques comme un indicateur indirect de l'activité humaine en temps quasi réel et, par exemple,  de mesurer l'adhésion aux mesures de confinement pandémiques sans avoir recours à des données posant de potentiels problèmes de confidentialité.

Avec l'urbanisation croissante et l'augmentation des populations à l'échelle mondiale, davantage de personnes vivront dans des zones géologiquement dangereuses. Par conséquent, il deviendra plus important que jamais de caractériser le bruit anthropique que les humains provoquent afin que les sismologues puissent mieux écouter la Terre, en particulier dans les villes, et surveiller les mouvements du sol sous nos pieds.

 

Les effets sur l’environnement des mesures de confinement liées à la pandémie sont nombreux et variés, des réductions d’émissions dans l'atmosphère, de circulation et de nuisances sonores affectant la faune ont en particulier été observées. Cette période de temps a été nommée «anthropause» (https://www.nature.com/articles/s41559-020-1237-z) par la communauté scientifique. Cette nouvelle publication est la première étude mondiale de l'impact de l'anthropause sur la Terre solide.

 

 

Source :

> Global quieting of high-frequency seismic noise due to COVID-19 pandemic lockdown measures. Thomas Lecocq, Stephen Hicks, Koen Van Noten, Kasper van Wijk, Paula Koelemeijer, et al., Science, 24 juillet 2020. DOI: 10.1126/science.abd2438

 

Contact : 

Lise Retailleau, observatoire volcanologique et sismologique du Piton de la Fournaise et équipe de sismologie

Claudio Satriano, équipe de sismologie et centre de données de l'IPGP

Date de publication : 
24 Juillet 2020