Des chercheurs ont conçu un nouvel algorithme capable de décrire avec grande précision un signal gravitationnel provoqué par des séismes. Cela pourrait permettre d’améliorer les systèmes d’alerte précoce concernant les séismes ou les tsunamis.

Les séismes envoient des signaux qui se déplacent à la vitesse de la lumière et peuvent être enregistrés avant les ondes sismiques qui sont relativement lentes. Ces signaux représentent des changements soudains de gravité causés par un déplacement de la masse interne de la Terre. Récemment, ces signaux rapides d’élastogravité (PEGS) ont été suivis dans leurs déplacements par des mesures sismiques. Grâce aux PEGS, il est possible de détecter un séisme très tôt, avant même l’arrivée des ondes sismiques ou des vagues de tsunami destructrices. Cependant, l’effet gravitationnel de ce phénomène est si faible qu’il ne représente que moins d’un milliardième de la gravité de la planète, ce qui signifie que les PEGS peuvent être enregistrés uniquement pour les séismes les plus puissants. De plus, le processus de leur formation est complexe car ils sont non seulement produits directement à la source du séisme, mais également en permanence au moment où les ondes sismiques se déplacent à l’intérieur de la Terre.
Il n’existe pas de méthode exacte capable de simuler la formation des signaux PEGS sur les ordinateurs. Pour la première fois, l’algorithme proposé par les chercheurs du Centre de Recherche allemand GFZ pour les Géosciences est en mesure de calculer les signaux PEGS avec grande précision et plus de facilité. Les chercheurs ont démontré que ces signaux permettent de tirer des conclusions sur la puissance, la durée et le mécanisme des séismes les plus destructeurs.

Un séisme agit brusquement sur les plaques à l’intérieur de la Terre, ce qui entraîne en même temps une modification de la répartition des masses. Ce déplacement des plaques peut atteindre plusieurs mètres lors de puissants séismes. Cependant, chaque séisme produit également des ondes qui modifient la densité des roches et la gravité pendant une courte période. Cette variation de la gravité est la cause du déclenchement des ondes sismiques secondaires.
Les scientifiques du GFZ ont expliqué comment ils ont testé leur nouvel algorithme. Ils l’ont appliqué pour la première fois au séisme de Tohoku au Japon en 2011, qui a également provoqué le tsunami de Fukushima. Dans ce cas, des mesures de la force du signal PEGS étaient déjà disponibles. La cohérence était parfaite. Cela a donné aux chercheurs une base certaine pour la prévision d’autres séismes et la confirmation du potentiel des signaux pour de nouvelles applications.
Les chercheurs ont ajouté qu’en évaluant les changements de gravité à plus grande distance de l’épicentre du séisme, au large des côtes, cette méthode pourrait être utilisée pour déterminer s’il s’agit d’un puissant séisme, avec risque de tsunami. Il reste toutefois un long chemin à parcourir. Les instruments de mesure actuels ne sont pas encore suffisamment sensibles et les signaux d’interférence induits par l’environnement sont trop importants pour que les signaux PEGS soient directement intégrés dans un système opérationnel d’alerte précoce aux tsunamis.

Référence: « Prompt elasto-gravity signals (PEGS) and their potential use in modern seismology » – Zhang, S. et al – Earth and Planetary Science Letters.

Source: The Watchers.

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Researchers have proposed a new algorithm that can describe a gravitational signal caused by earthquakes with great accuracy. The procedure could help in improving early warning systems for earthquakes or tsunamis in the future.

Earthquakes send out signals that proliferate at the speed of light and can be recorded before the relatively slow seismic waves. These signals are sudden changes in gravity caused by a shift in the Earth’s inner mass. Recently, these signals called Prompt Elasto-Gravity Signals (PEGS) were tracked by seismic measurements. With the help of PEGS, it is possible to spot an earthquake very early, even prior to the arrival of destructive quakes or tsunami waves. However, the gravitational effect of this phenomenon is so small that it only amounts to less than one-billionth of the planet’s gravity, which means PEGS can only be recorded for powerful earthquakes. Furthermore, the process of their generation is complex as they are not only produced directly at the quake’s source but also persistently as the tremor waves propagate through the Earth’s interior.

There has been no exact method to simulate the generation of PEGS signals on computers. For the first time, the algorithm proposed by researchers from the GFZ German Research Center for Geosciences can calculate PEGS signals with great accuracy and less effort. The researchers were able to present that the signals enable conclusions to be drawn about the strength, duration, and mechanism of very strong earthquakes.

A tremor abruptly changes the rock slabs in the Earth’s interior, thus also shifting the mass distribution in the Earth. This displacement can amount to several meters in powerful earthquakes. However, every tremor also produces waves that change the density of rocks and gravitation for a short time. This oscillating gravity triggers secondary seismic waves.

The scientists at GFZ explained how they tested their new algorithm. They first applied it to the Tohoku quake off Japan in 2011, which was also the cause of the Fukushima tsunami. There, measurements on the strength of the PEGS signal were already available. The consistency was perfect. This gave the researchers certainty for the prediction of other earthquakes and the potential of the signals for new applications.

Researchers added that by evaluating the changes in gravity further from the quake’s epicenter off the coast, this method could be used in the future to identify whether a large earthquake is involved, which could trigger a tsunami. However, there is still a long way to go. Today’s measuring instruments are not yet sensitive enough, and the environmentally induced interference signals are too great for the PEGS signals to be directly integrated into a functioning tsunami early warning system.

Reference: « Prompt elasto-gravity signals (PEGS) and their potential use in modern seismology » – Zhang, S. et al – Earth and Planetary Science Letters.

Source: The Watchers.

 

Répartition dans l’espace de l’intensité du signal PEGS lors du séisme de Tohoku en 2011, peu de temps avant l’arrivée des ondes sismiques primaires. (Source : Zhang