Modeling the secondary microseismic noise generation and propagation

Le bruit sismique est l'oscillation continue enregistrée partout sur la Terre, généré par l'interaction entre l'atmosphère, l'océan et la terre solide. Le bruit microsismique secondaire est le signal le plus fort. Il est dû à l'interaction non linéaire entre les vagues océaniques, à des périodes inférieures à 12 s . Cette thèse a pour objet l'étude du champ d’onde, la génération et la propagation du bruit microsismique secondaire. Les sources du bruit sont schématisées par des forces verticales sur la surface de l'océan, dont l'amplitude est dérivée d'un modèle de vagues océanique réaliste. L'amplitude des trois composantes du spectre du bruit est modélisée par sommation de modes normaux. Le mode fondamental des ondes de Rayleigh est le signal dominant. L'écart entre les spectres réels et synthétiques des composantes horizontales permet d'estimer la quantité d'énergie associée aux ondes de Love, pour lesquelles un mècanisme de source différent est nécessaire. L'effet de site océanique est calculé pour les ondes de Rayleigh en utilisant les modes normaux, afin d'étudier l'effet sur l'amplitude du bruit de la profondeur de l'océan, de la croûte et des sédiments au-dessous du fond océanique. L'effet de site océanique sur les ondes de volume est également calculé en décrivant le champ d'onde comme la superposition d'ondes planes. L'effet de site varie fortement avec la période et la profondeur de l'océan, mais d'une manière différente pour les ondes de volume et les différents modes d'ondes de Rayleigh, amplifiant les sources dans des régions différentes à des différentes périodes. Enfin, l'effet de la bathymétrie sur le bruit sismique est présenté pour différentes périodes en utilisant la méthode des éléments spectraux. Une source virtuelle secondaire est générée par la bathymétrie et le champ d'onde sismique est modifié par cette source. Seismic noise is the continuous oscillation of the Earth recorded worldwide, as response to the interaction among the atmosphere, the ocean and the solid Earth. The secondary microseismic noise is the strongest signal, generated by the non-linear interaction among ocean gravity waves, at periods smaller then 12 s. In this thesis, we deal with the wavefield, the generation and the propagation of the secondary microseismic noise. Noise sources are schematized as vertical single forces along the ocean surface, whose amplitude is derived from a realistic ocean wave model. The amplitude of the three-components of noise spectra is modeled using normal mode summation. The fundamental mode of Rayleigh waves is the dominant signal. The discrepancy between real and synthetic spectra on the horizontal components enables to estimate the amount of Love waves, for which a different source mechanism is needed. The ocean site effect is computed on Rayleigh waves using normal modes, in order to study the effect of ocean depth, crust layering and seafloor sediments on noise amplitude The ocean site effect on body waves is also computed by defining the wavefield as to the superposition of plane waves. The site effect varies strongly with period and ocean depth, although in a different way for body waves than for the different modes of Rayleigh waves, amplifying different source regions at different periods. Finally, the effect of the bathymetry on the seismic noise wavefield is presented for varying periods using spectral-element method. A secondary virtual source is generated by the bathymetry, which affects the seismic wavefield.