Comme il le fait de temps à autre, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) vient de publier un article très intéressant sur les séismes, les techniques de mesure et leur interprétation.
L’Observatoire explique aux lecteurs de l’article que, lorsque la terre tremble, les ondes sismiques sont captées par des sismomètres installés un peu partout à Hawaii. Ces données sont envoyées quasiment en temps réel vers le HVO où des ordinateurs avec des logiciels adaptés contrôlent l’activité sismique 24 heures sur 24. Lorsque quatre stations sismiques ou plus détectent un séisme, l’ordinateur détermine automatiquement la localisation et la magnitude de l’événement. Si cette dernière est supérieure à M 3,0, l’ordinateur envoie l’information vers le site du HVO sans aucune intervention humaine. L’Earthquake Notification Service (service se signalement des séismes) alerte alors ses abonnés. Le processus intervient généralement dans les cinq minutes qui suivent le séisme.
Les sismologues du HVO passent ensuite ces données au crible. Ils recalculent les paramètres du séisme et, si nécessaire, modifient les données qui ont été communiquées précédemment de manière automatique. Pour les séismes d’une magnitude supérieure à M 4,0, les scientifiques effectuent leur propre vérification dans les deux heures et émettent un nouveau bulletin d’information. Les événements inférieurs à  M 4,0 sont examinés régulièrement en quelques jours.
Après examen par un sismologue, la magnitude du séisme peut être augmentée ou diminuée de quelques dixièmes. D’autres organismes que le HVO, tels que le Pacific Tsunami Warning Center et le National Earthquake Information Center peuvent, eux aussi, apporter de légères modifications.
La notion de magnitude sismique remonte à 1935, lorsque Charles Richter a mis au point une méthode de comparaison des tailles relatives des séismes dans le sud de la Californie. Il a mesuré la façon dont l’amplitude des secousses diminue avec la distance par rapport au lieu où s’est produit le séisme. En utilisant le logarithme de l’amplitude maximale, Richter a pu établir une échelle montrant le vaste éventail de magnitude des séismes. Par exemple, sur cette échelle, la magnitude d’un séisme de M 4,0 est dix fois plus élevée que celle d’un événement de M 3,0.
Aujourd’hui, il existe de nombreux types de magnitude sismique qui tirent parti des progrès de l’instrumentation et ils couvrent une vaste gamme de situations. Pour les séismes supérieurs à environ M 5,5, la mesure de grandeur la plus utilisée est la magnitude de moment (Mw) qui rend compte du processus physique à l’origine de l’émission de l’énergie sismique à la source. Elle dépend de la taille de la rupture et du glissement opérée sur la faille. Pour chaque augmentation de 0,2 de la magnitude de moment, l’énergie double. Par exemple, un séisme de M 6,2 libère environ deux fois plus d’énergie qu’un événement M 6,0.
Pour les séismes mineurs, comme ceux qui se produisent quotidiennement à Hawaii, le HVO calcule deux types de grandeur basés soit sur la durée, soit sur l’amplitude de la secousse enregistrée par les sismomètres. La magnitude de durée a tendance à être mieux adaptée aux petits séismes (inférieurs M 2,0) qui se situent à une profondeur inférieure à 20 km. La prise en compte de l’amplitude, qui est une formulation moderne de la magnitude selon Richter, convient davantage aux séismes locaux qui ont des magnitudes comprises entre M 2,0 et M 5,5.
La magnitude obtenue est en fait une moyenne des valeurs calculées par chaque sismomètre. Ces valeurs varient en fonction de la distance, de la direction, de l’instrument et du type de matériau traversé par l’onde sismique. Les sismologues du HVO déterminent quelles sont les stations sismiques qui fournissent les estimations de magnitude les plus fiables et les plus objectives ; ils déterminent ensuite une moyenne et choisissent la durée ou l’amplitude la plus adaptée pour déterminer la magnitude de chaque événement.
Source: USGS / HVO.

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As it does from time to time, the Hawaiian Volcano Observatory has just posted a very interesting article about earthquakes, the way they are measured and interpreted by the Observatory.

The readers of the article are explained that when the earth shakes, seismic waves are picked up seismometers which are located across Hawaii. This seismic data is relayed in near real-time to HVO, where computers trained to look for earthquake patterns keep watch around the clock. When four or more stations detect an earthquake, the computer automatically estimates the location and magnitude of the event. If the earthquake magnitude is above M 3.0, the computer posts the information to HVO’s website without any human intervention. The USGS Earthquake Notification Service then alerts subscribers. This generally happens within five minutes of the earthquake.

HVO’s seismologists then spring to action to review the data. They recalculate the earthquake parameters and, if needed, overwrite the previously posted automatic ones. For M 4.0 and higher earthquakes, the scientists complete their manual review within two hours and issue a news release. Events smaller than  M4.0 events are reviewed routinely within a few days.

Upon review by a seismologist, the earthquake’s magnitude can go up or down by a few tenths. Different groups, such as the Pacific Tsunami Warning Center and the USGS National Earthquake Information Center, might also report slightly different magnitudes.

The concept of earthquake magnitude dates back to 1935, when Charles Richter created a way to compare the relative sizes of earthquakes in southern California. He measured how the amplitude of shaking recorded by seismometers decreased with distance from an earthquake. Using the logarithm of the maximum amplitude, Richter was able to derive a scale that conveyed the wide range of earthquake sizes, which can vary by several orders of magnitude. For example, on this scale, the amplitude of an M 4.0 earthquake is ten times higher than that of an M 3.0 event.

Today, there are numerous types of earthquake magnitudes that take advantage of advances in seismic instrumentation and cover a wide range of situations. For earthquakes higher than about M 5.5, the most common measure of magnitude is called moment magnitude (Mw), which relates fundamentally to the energy released by an earthquake’s fault motion. For every 0.2 increase in moment magnitude, the energy doubles. For example, an M 6.2 earthquake releases roughly twice as much energy as an M 6.0 event.

For smaller earthquakes, like those that happen daily in Hawaii, HVO computes two types of magnitude based on either the duration or amplitude of the shaking recorded by seismometers. Duration magnitude tends to work better for smaller earthquakes (less than about M 2.0) that are located shallower than 20 km beneath the surface. Amplitude magnitude, which is a modern-day formulation of Richter’s magnitude, works better for local earthquakes with magnitudes between about M 2.0 and M 5.5.

Any reported magnitude is actually an average of values computed for each seismometer that recorded the earthquake. These values vary depending on distance, direction, instrument, and the type of material along the seismic wave’s path. HVO seismologists evaluate which stations provide the most reliable and objective magnitude estimates, average them together, and select either duration or amplitude as the preferred magnitude type for each event.

Source : USGS / HVO.

Sismographes à Hawaii (Photo: C. Grandpey)