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Grâce au confinement, les sismologues ont pu mieux écouter la Terre

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Un tremblement de terre enregistré sur un sismographe, en 1994.
Un tremblement de terre enregistré sur un sismographe, en 1994.
© Getty - David Butow

Grâce au confinement, les sismologues ont pu enregistrer une importante réduction du bruit : la Terre est devenue plus silencieuse. Et si on ignore encore ce que vont nous apprendre ces données sur la planète bleue, elles en disent déjà long sur nos comportements.

Le monde a beau avoir été à l'arrêt pendant deux mois, la Terre, elle, ne s'est pas arrêtée de tourner, pas plus que de vibrer. Au grand plaisir des sismologues qui, loin d'être au chômage technique, ont pu observer avec intérêt un phénomène encore jamais vu dans certaines zones : une diminution des vibrations, c'est-à-dire du bruit, émises par les êtres humains. 

Une réduction du bruit de 38 % la nuit

Claudio Satriano, sismologue à l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP) analyse les vibrations de la terre, c'est-à-dire les ondes sismiques, pour étudier leur sources, qu’elles soient naturelles (failles, volcans, glissements de terrain, phénomènes atmosphériques, etc.) ou liées à l’activité humaine. "Pendant le confinement, ce sont les sources anthropiques qui se sont réduites, raconte-t-il. Nous avons pu observer, à la station sismologique CURIE, situé au sous-sol du Pavillon Curie de l’IPGP, une réduction de 38% du bruit sismique diurne à partir du 17 mars, la date de début du confinement !".

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La Terre vibre en continue, "pas seulement à cause de séismes ou des éruptions volcaniques (ce qu’on qualifie d’“événements”) mais aussi, de façon souvent imperceptible par les humains, à cause d’une myriade de sources environnementales et anthropiques, précise le sismologue. Cette vibration continue, captée par les senseurs sismiques, constitue le “bruit ambiant” sismique."

Du côté des sources naturelles du bruit, on compte par exemple l'impact des vagues océaniques sur le fond de l'océan ou sur les côtes, ou encore l'action du vent sur les arbres et les bâtiments. Du côté des sources anthropiques, les plus importantes sont la circulation routière et ferroviaire, mais aussi les activités industrielles. 

Pour enregistrer les vibrations de la Terre, les sismologues utilisent des sismomètres, des instruments ultra sensibles capables d'enregistrer des variations de vibration de l'ordre du nanomètre (un cheveu humain a une épaisseur de 100.000 nanomètres, pour l'échelle). "Le bruit sismique est une composante inéluctable des enregistrements sismiques : il peut être plus ou moins fort, mais il sera toujours présent", rappelle le chercheur :

Le “bruit ambiant" a été longtemps considéré comme une nuisance, par rapport aux signaux plus “intéressants” tels que les séismes. Cependant, à partir d’il y a 15-20 ans, de nombreuses études ont montré qu’on peut utiliser le bruit sismique (naturel ou anthropique) pour caractériser les sources (ex : les tempêtes océaniques, les activités industrielles) ou pour étudier le sous-sol dans lequel les ondes sismiques se propagent.

Ce bruit sismique est mesuré en hertz, à une fréquence située entre 0.1 et 100 Hz, c'est-à-dire quasiment inaudible pour l'oreille humaine, qui perçoit plutôt les fréquences situées entre 20 Hz et 20 kHz. 

Le bruit se caractérise par sa durée, son intensité et sa fréquence. Le passage d’une rame de métro produit un bruit sismique intense (vibrations parfois détectables par les riverains), de courte durée et d’une fréquence supérieure à 10 Hz (qu’on considère “élevée” en sismologie). Les déplacements de plusieurs centaines de personnes (à pied ou en voiture) produisent un bruit plus uniforme dans le temps, à fréquences plus basses (1-10 Hz), et qui est normalement imperceptible par les humains.

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La preuve d'un confinement efficace

Variation du déplacement moyen du sol observé sur la composante verticale de la station FR.CURIE en mars-avril 2020
Variation du déplacement moyen du sol observé sur la composante verticale de la station FR.CURIE en mars-avril 2020
- Claudio Satriano, IPGP (Paris)

Ce sont justement ces bruits que le confinement a permis, sinon de supprimer, au moins de diminuer de façon conséquente. "La réduction s'est produite progressivement pendant les premiers trois jours de confinement, de mercredi 18 mars à vendredi 20 mars, et après le premier week-end de confinement, le bruit sismique est resté quasiment aux niveaux du week-end durant la semaine".

Dans les mesures prises par Claudio Satriano, à Paris, on constate une deuxième importante réduction à partir du 26 mars, lorsque le nombre de transports en commun en circulation est considérablement réduit. "On peut aussi remarquer une hausse progressive du bruit à partir du 20 avril. Parce que les mesures de confinement sont moins respectées ? Interroge le sismologue. Ainsi que l’effet du déconfinement du 11 mai, qui ne fait pas remonter, pourtant, le bruit aux niveaux de début mars."

Traditionnellement, dans la bande de fréquence où est faite l'observation du bruit (entre 4 et 14 Htz pour les activités humaines), il existe une très claire alternance jour/nuit, avec une baisse à la pause méridienne.

"Avant le confinement, les jours travaillés (les bandes vertes dans la figure) sont plus bruités, pendant le jour, que les jours du week-end ; la nuit, en revanche, est plus bruitée pendant le week-end, en raison de la vie nocturne dans le quartier, explique Claudio Satriano. En revanche, après le confinement, on constate que la différence entre les jours de la semaine et les jours du week-end est beaucoup moins marquée, ce qui est le signe que le confinement a bien marché".

Tout ça n’est pas vraiment surprenant : nous connaissons l’impact des activités humaines sur le bruit sismique, grâce à la comparaison entre sismomètres en ville et sismomètres déployés loin des centres urbains. Néanmoins, l’observation de ce phénomène à Paris et dans d’autres villes du monde est une première absolue qui nous questionne sur l’impact des activités humaines sur l’environnement.

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Une réduction du bruit... mais pour enregistrer quoi ? 

Mais cette réduction du bruit a-t-elle permis d'enregistrer des éléments nouveaux ? Car les chercheurs savent déjà filtrer le bruit sismique, voire l'utilisent pour déterminer, par exemple, la structure des sous-sols.

D'après les sismologues, il y a eu une légère augmentation des enregistrements de séismes de faible magnitude depuis le début du confinement.

"Cette période tout à fait particulière a permis à la communauté sismologique mondiale de disposer, presque partout sur Terre et pendant 2-3 mois, d'enregistrements moins pollués que d’habitude par les activités humaines, assure Claudio Satriano. Est-ce que cela nous permettra d'observer des petites sources sismiques qui auraient pu passer inaperçues ? C’est tôt pour répondre à cette question, mais des études scientifiques sont en cours."

Cette observation constitue avant tout une confirmation ultérieure de l’impact que les activités humaines ont sur notre environnement : une planète sans êtres humains serait une planète plus silencieuse ! 

Le confinement n'a pas eu, évidemment, des conséquences qu'à l’Institut de physique du globe de Paris. Pour effectuer une analyse complète de ce phénomène, un groupe international chargé de décrypter les données recueillies va être mis en place.

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