L’inversion de forme d’ondes pour la structure 1D et l’extension de la méthodologie pour la structure 3D

La théorie des rais est encore largement utilisée en sismologie globale (e.g., Sengupta & Toksöz 1976 ; Aki et al. 1977 ; Dziewonski et al. 1977). Les mod`eles obtenus nous ont apporté beaucoup d’informations pour comprendre la structure en trois dimensions (3D) de notre planète. Les succès de la tomographie ont été rendus possibles par le développement des réseaux sismiques permanents et temporaires. Cependant, quelques problèmes théoriques (et pratiques) restent ouverts. En particulier, dans la théorie des rais, on considère qu’entre la source et le récepteur, l’onde suit le trajet prédit par l’optique géométrique et donc que le temps mesuré dépend de la vitesse sismique le long du rai. La théorie des rais empêche l’utilisation optimale des données, car elle n’est valable qu’à haute fréquence. En réalité, les ondes sismiques ont un contenu fréquentiel fini, et leur sensibilité est distribuée dans un grand volume, encore appelé zone de Fresnel. De plus la tomographie de temps de trajet n’exploite qu’une petite partie de l’information contenue dans les enregistrements sismologiques. Pour surmonter ces limites, il faut que nous développions la méthodologie qui nous permet- trait de (1) traiter précisément les ondes sismiques à fréquence finie, et (2) d’exploiter les formes d’ondes compl`etes. Pour ma part, pendant mon doctorat et mon post-doctorat, j’ai travaillé sur le développement de méthodes d’inversion des formes d’ondes et à leur application sur les données sismologiques, surtout pour les ondes de volume. Dans un premier temps, je me suis investi dans le calcul des formes d’ondes synthétiques ainsi que de leurs dérivées partielles à l’aide de la méthode DSM (Direct Solution Method) développée par Geller & Ohminato 1994 ; Geller & Takeuchi 1995 ; Kawai et al. 2006. Au cours de ma thèse, j’ai également développé une méthode pour inverser les formes d’ondes traversant un milieu à géométrie radiale (1D) élastique et anélastique . Bien que les dérivées partielles pour la structure 3D ont pu également être calculées, leur utilisation ainsi que leur calcul pour une perturbation 3D avec une résolution raisonnable n’était pas possible. Aussi, pendant mon post-doctorat, j’ai travaillé sur l’optimisation du code de calcul des dérivées partielles à haute fréquence pour l’inversion des structures 3D. Ainsi, j’ai pu réaliser un calcul numérique des noyaux de sensibilité dans un milieu élastique pour n’importe quelle phase sismique. Je me suis notamment intéressé aux ondes PKP, qui se propagent dans le noyau terrestre, ainsi qu’aux ondes Pdiff, qui sont diffractées sur la discontinuité noyau-manteau. Ces phases permettent à la fois d’explorer le manteau inférieur (en particulier la couche D??) et le noyau terrestre.