Mieux anticiper les tsunamis grâce aux satellites GPS

Lors d’un séisme, les perturbations produites par la rupture de la croute terrestre se propagent dans toutes les directions, et notamment dans l’atmosphère, jusqu’à ses plus hautes couches, dont l’ionosphère. Si ce séisme est sous-marin le mouvement de rupture du plancher océanique peut déclencher un tsunami. Les tsunamis les plus importants sont générés par les ruptures sous-marines des zones de subduction. Mais il a été observé qu’une rupture dans partie la plus superficielle de la zone de subduction produit souvent un tsunami beaucoup plus important qu’attendu pour la magnitude du séisme.
Décrits pour la première fois en 1972, ces séismes-tsunamis (ou « tsunami-earthquakes ») sont des séismes générant un tsunami qui dépasse largement l’estimation calculée via les données des sismomètres. Ce type de tsunami est ainsi souvent sous-estimé par les systèmes actuels d’alerte aux tsunami, alors qu’ils sont parmi les plus meurtriers.

Dans cette étude, Fabio Manta et Giovanni Occhipinti, de l’IPGP, et leurs collègues de l’EOS, introduisent une nouvelle technique capable de transformer les oscillations des couches ionisées de la haute atmosphère, détectées par satellite GPS, en estimation du volume d’eau déplacé lors de la genèse du tsunami. Ils étudient notamment deux séismes de magnitude Mw 7.8 (l’un étant un tsunami earthquake et l’autre non) s’étant produit le long de la faille de Sunda, au large de Sumatra. Deux séismes quasi identiques et estimés sans risque de tsunami par les systèmes d’alerte classiques alors même que l’un d’eux généra un tsunami meurtrier faisant 400 victimes.
En appliquant leur méthode aux données relatives à ces deux séismes, les scientifiques démontrent pour la première fois que les observations ionosphériques issues du système de positionnement par satellite (ou GNSS) peuvent être utilisées pour évaluer le potentiel tsunamogénique des séismes, dès 8 minutes après la secousse principale. Ils ouvrent ainsi une nouvelle voie aux systèmes d’alerte et d’estimation du risque tsunami, exploitant la forte densité de capteurs GPS déjà orbite autour de notre planète.

Cette étude s’inscrit dans les travaux de l’IPGP pour explorer, avec le soutien du CNES, de nouvelles perspectives pour sonder l’atmosphère de la Terre et multiplier les observables capables d’améliorer l’alerte tsunami.