L’intelligence artificielle au service de la prévision sismique // Artificial intelligence might help earthquake prediction

Une étude récente, conduite par des géophysiciens de l’Université d’Alaska à Fairbanks et de l’Université Ludwig-Maximilians de Munich, propose une nouvelle technique d’apprentissage automatique permettant de prévoir les puissants séismes plusieurs mois à l’avance. L’étude a été publiée dans Nature Communications en août 2024.
La nouvelle méthode utilisée par les chercheurs consiste à analyser des volumes importants de données sismiques pour identifier des schémas d’activité sismique de faible magnitude susceptibles d’annoncer de puissants événements. L’algorithme d’apprentissage automatique utilisé, qui se base sur des données sismiques historiques, peut détecter ces précurseurs, avec la capacité à prévoir une catastrophe majeure.des mois à l’avance.
Les chercheurs se sont concentrés sur deux puissants séismes récents: celui de magnitude M 7,1 d’Anchorage en 2018 et l’essaim sismique enregistré à Ridgecrest, en Californie, en 2019. Dans les deux cas, ils ont découvert des signes d’activité sismique anormale dans les mois précédant les principaux événements. La probabilité d’un puissant séisme était de plus de 80 % trois mois avant le séisme d’Anchorage et de 85 % quelques jours seulement avant qu’il se produise.
Les scientifiques ont testé leurs hypothèses dans des zones sismiques actives telles que le centre-sud de l’Alaska et le sud de la Californie. Ces régions ont fourni des données importantes pour tester la capacité de la méthode à prévoir les séismes de grande ampleur. Les résultats de l’étude pourraient être utilisés dans d’autres zones sujettes aux séismes, notamment la faille de San Andreas en Californie et la fosse de Nankai au Japon.
La nouvelle étude représente plusieurs années de collecte et d’analyse de données. Les résultats les plus récents indiquent une amélioration significative de la prévision sismique. L’objectif principal est d’améliorer la sécurité publique et la préparation aux catastrophes. La plupart des technologies traditionnelles de prévision sismique ne sont pas parvenues à fournir un avertissement préalable adéquat. Les auteurs de l’étude espèrent développer une méthode plus fiable. Cela permettrait de sauver des vies et de réduire les dommages économiques grâce à des évacuations rapides des populations menacées.
La méthode de prévision utilisée par les chercheurs a recours à des algorithmes d’apprentissage automatique basés sur des catalogues de séismes afin de repérer les schémas d’activité sismique aberrante de faible magnitude qui précèdent souvent les puissants séismes. Selon eux, ces précurseurs de faible magnitude sont peut-être causés par une augmentation de la pression des fluides interstitiels dans les failles, ce qui modifie les propriétés mécaniques de ces dernières. La méthodologie utilisée par les scientifiques a permis de découvrir cette activité antérieure dans 15 à 25 % des zones touchées, environ trois mois avant les séismes d’Anchorage et de Ridgecrest. La capacité du modèle à prévoir la probabilité qu’un puissant séisme se produise dans un laps de temps donné constitue un grand pas en avant dans la prévision sismique.
Les chercheurs font remarquer que l’approche basée sur l’apprentissage automatique présentée dans l’étude ne nécessite que des informations mises à jour et archivées de manière routinière dans les catalogues de séismes. Une telle approche pourrait permettre de mieux comprendre la dynamique des réseaux de failles et à identifier les variations dans le champ de contrainte régional. Elle pourrait être facilement mise en œuvre par les agences de surveillance pour contrôler la sismicité de faible magnitude en temps quasi réel. À terme, cette nouvelle approche pourrait aider à concevoir des stratégies de niveaux d’alerte sismique basées sur la détection de l’activité tectonique régionale, et à améliorer la prévision des séismes de forte magnitude plusieurs semaines à plusieurs mois à l’avance dans le sud de la Californie, le centre-sud de l’Alaska, mais aussi dans d’autres régions du monde.
L’étude est en libre accès à cette adresse :
https://doi.org/10.1038/s41467-024-51596-z

Voir aussi l’article sur le site The Watchers.

La faille de San Andreas et ses homologues en Californie sont susceptibles de provoquer de puissants séismes (Photos: C. Grandpey)

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A recent study by geophycists of the University of Alaska Fairbanks and Ludwig-Maximilians-Universität in Munich proposes a new machine learning technique for predicting big earthquakes months in advance. The study was published in Nature Communications in August 2024.

The new method entails analyzing massive volumes of seismic data to identify minor patterns of low-magnitude earthquake activity that may foreshadow big quakes. The machine learning algorithm, trained on historical earthquake data, may detect these precursors, potentially providing months of notice before a large-magnitude disaster.

The researchers concentrated on two recent significant earthquakes: the 2018 M 7.1 Anchorage earthquake and the 2019 Ridgecrest, California, earthquake series. In both cases, they discovered signs of aberrant seismic activity in the months preceding up to the main events, with the probability of a significant earthquake climbing up to over 80% three months before the Anchorage quake and 85% just days before it occurred.

The scientists test their conclusions in seismically active areas such as Southcentral Alaska and Southern California. These regions, recognized for their high seismic activity, supplied important data to test the method’s ability to forecast big earthquakes. The study’s findings have far-reaching ramifications for other earthquake-prone areas, including California’s San Andreas Fault and Japan’s Nankai Trough.

The new study represents several years of data collecting and analysis, with the most recent findings indicating a significant improvement in earthquake prediction. The major goal of this research was to enhance public safety and catastrophe preparedness. Traditional earthquake prediction technologies have frequently failed to provide adequate advance warning. The authors of the study hope to develop a more reliable method of anticipating seismic events. This would allow to save lives and decrease economic damages through timely evacuations and preparedness.

The researchers forecast method used machine learning algorithms trained on earthquake catalogs to spot patterns of aberrant, low-magnitude seismic activity, which frequently precede big earthquakes. In their opinion, these precursory low-magnitude earthquakes could be caused by increased pore fluid pressure within faults, which changes the faults’ mechanical properties. Their methodology discovered this antecedent activity in 15% to 25% of the afflicted zones about three months before the Anchorage and Ridgecrest earthquakes. The model’s capacity to forecast the likelihood of a big earthquake occurring within a given timeframe is a huge step forward in earthquake prediction.

The researchers say that it is worth noting that the machine learning-based approach presented in the study only requires information that is currently being archived routinely in earthquake catalogs; could help to better understand the dynamics of fault networks and identify variations in the regional stress field; and can be easily implemented by surveillance agencies to monitor low-magnitude seismicity in near-real time. Eventually, this new approach could help to design earthquake alert level strategies based on the detection of regional tectonic unrest, and to improve the forecast of large-magnitude earthquakes from weeks to months in advance in Southern California, Southcentral Alaska, and potentially elsewhere.

The study is in Open access at this address :

https://doi.org/10.1038/s41467-024-51596-z

See the article on the website The Watchers.

Ours polaire abattu en Islande // Polar bear killed in Iceland

L’arrivée d’un ours en Islande, en provenance du Groenland, est un événement exceptionnel, mais il arrive que des plantigrades débarquent dans le nord-ouest de l’île, transportés par de petits icebergs qui se sont détachés de la banquise.

Un ours, probablement un jeune animal, a été observé sur une plage dans le Jökulfjörður et les autorités islandaises ont immédiatement décidé de l’abattre pour assurer la sécurité de la population de Höfðaströnd, où un homme vit actuellement dans une maison d’été.
La police a déclaré que c’était le seul moyen d’assurer la sécurité de la zone. « Les ours polaires sont dangereux. Personne ne va transporter de tels animaux vivants dans un hélicoptère ou un bateau. De plus, l’Agence de l’Environnement ne dispose pas du matériel nécessaire pour capturer des animaux vivants, il n’y avait donc pas d’autre solution que de tuer l’ours. »
Interrogée sur le sort de la carcasse de l’animal, la police a déclaré qu’elle sera transportée à Reykjavik où un laboratoire spécialisé l’examinera et prélèvera des échantillons. Il faudra être vigilant car les ours sont connus pour véhiculer des bactéries qui peuvent être dangereuses pour l ‘homme. L’ours peut aussi être porteur de la rage et de la grippe aviaire. Un échantillon d’ADN permettra de savoir à quelle population du Groenland il appartient.
Beaucoup d’Islandais sont très mécontents quand des ours polaires sont abattus. Un policier a déclaré qu’il doit débrancher son téléphone la nuit car les gens appellent pour demander de ne pas tuer les ours et les laisser partir.
Les autorités islandaises ont contacté un vétérinaire du Groenland lorsque l’ours a été vu pour la première fois sur la plage, mais le vétérinaire a dit que les Groenlandais n’en voulaient pas parce qu’ils ont assez d’animaux.
Une tentative a déjà été effectuée pour sauver un ours polaire qui avait débarqué en Islande en 2008, mais elle n’a pas abouti. Un chercheur de l’Institut d’histoire naturelle a expliqué que « tout avait été fait pour l’éloigner, un navire avait même été prévu, mais les Groenlandais ont simplement dit « Non, nous ne l’acceptons pas. Il peut s’agir d’un animal malade ».
Source : Iceland Monitor.

Photo: C. Grandpey

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The arrival of a polar bear in Iceland is an exceptional event, but animals from Greenland may land in northwest Iceland, carried by small icebergs that detached from Greenland’s sea ice. One of them, probably a young animal, was observed on a beach in Iceland’s Jökulfjörður in the Westfjords, and Icelandic authorities decided to kill it to ensure the safety of people at Höfðaströnd where one adult lives in a summer house.

The police said this was the only way to do ensure the safety of the area. « Polar bears are dangerous. No one is going to take such animals alive in a helicopter or boat. Moreover, the Environment Agency does not have the equipment needed to capture animals alive, so there was no other resources than to kill the bear. »

Asked what will happen to the carcass of the animal, the police said it will be transported to Reykjavík where a natural science laboratory will examine it and take samples. Various things will be checked because the bears are known for being exposed to bacteria that can be dangerous to humans. The bear can carry rabies and bird flu. A DNA sample will also allow to know which of the Greenland population it is.

Many people in Iceland get very angry when polar bears are shot. A policeman said he usually has to unplug the phone at night because people call to ask not to shoot the bears but to let them go.

Icelandic authorities talked to a vet in Greenland when the bear was first seen on the beach, but the vet said that they didn’t want him at all because they have enough animals.

An attempt was already made to save a polar bear that landed in Iceland in 2008, but that it was unsuccessful. A researcher at the Natural History Institute of Iceland explained that « everything was supposed to be done to get it away, a guard ship was waiting outside and everything, but the Greenlanders just said « No, we do not accept this. It can be a sick animal’. »

Source : Iceland Monitor.

Virus glaciaires // Glacial viruses

Avec le réchauffement climatique et la fonte des calottes glaciaires et des glaciers, on craint que de nouveaux virus n’apparaissent et ne contaminent le monde. Plusieurs alertes ont déjà été émises. J’ai écrit sur ce blog plusieurs notes à ce sujet. L’une d’elles rappelle qu’en août 1997, des scientifiques ont découvert que le virus de la grippe espagnole était toujours actif sur des échantillons de tissus prélevés sur des corps enterrés au Svalbard lors de l’épidémie de 1918.
En 2024, des scientifiques ont exhumé plus de 1 700 virus dans les profondeurs d’un glacier de l’ouest de la Chine. La plupart de ces virus sont inconnus de la science. Avec cette découverte, publiée dans la revue Nature Geoscience, le nombre de virus anciens récupérés dans les glaciers a été multiplié par cinquante. Les virus, recueillis dans une carotte de glace de 300 mètres prélevée sur le glacier Guliya sur le Plateau Tibétain, datent de 41 000 ans et couvrent trois grandes périodes de transition climatique du froid au chaud.
Les scientifiques expliquent que les virus diffèrent considérablement entre les époques froides et chaudes. Ils ont aussi remarqué qu’une communauté distincte de virus s’est formée pendant le plus significatif de ces changements climatiques, à la fin de la dernière période glaciaire il y a environ 11 500 ans. Les chercheurs affirment que leurs observations confirment qu’il existe un lien potentiel entre les virus et le changement climatique.
Les scientifiques expliquent que le réchauffement de l’atmosphère a éliminé certains virus existants et que les changements de vents ont apporté de nouveaux virus d’aussi loin que l’Arctique et le Moyen-Orient. Les virus glaciaires ont probablement infecté d’autres microbes, avec des répercussions le long de la chaîne alimentaire. Selon les chercheurs, les virus prélevés à l’intérieur des glaciers peuvent donner des indications sur la façon dont la vie a évolué au cours des changements climatiques passés. Ils pourraient aussi permettre de clarifier, par exemple, si les forêts anciennes ou les zones humides étaient des puits ou des sources de carbone.
Bien que les chercheurs aient averti que certains virus actuellement libérés par la fonte des glaciers pourraient potentiellement infecter les humains, les auteurs de l’étude indiquent que les virus découverts dans le glacier de Guliya ne présentent aucun risque. Ils soulignent toutefois la nécessité de prélever davantage de virus de ce type avant que les glaciers ne fondent complètement pour avoir une meilleure approche de la situation.
Source  : Yale Environment 360 via Yahoo Actualités.

Sites de prélèvement de carottes de glace sur le Plateau Tibétain (Source : Nature Geoscience)

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With global warming and the melting of ice caps and glaciers, there is the fear that new viruses might appear and contaminate the world. Several alerts have already been emitted. I have written several posts on this topic. One of them reminds the public that in August 1997 scientists discovered that the Spanish Flu’ virus was still active on the tissur samples of men that had been buried in Svalbard during the 1918 epidemic.

In 2024, scientists unearthed the remnants of more than 1,700 viruses from deep inside a glacier in western China. Most of these viruses are new to science. With this discovery, published in Nature Geoscience, the number of ancient viruses recovered from glaciers has grown fiftyfold.The viruses, gathered from a 300-meter ice core taken from the Guliya Glacier on the Tibetan Plateau, date back 41,000 years and span three major shifts from cold to warm.

Scientists say the viruses differed markedly between colder and warmer eras, noting that a distinct community of viruses formed during the most dramatic of these climatic shifts, at the end of the last ice age some 11,500 years ago. The researchers say that this is indicates the potential connection between viruses and climate change.

Scientists explain that warming eliminated some resident viruses and that changing winds brought in new viruses from as far away as the Arctic and the Middle East. Glacial viruses likely infected other microbes, sending ripples up the food chain. Researchers say that viruses recovered from glaciers could shed light on how life evolved through past changes in climate and help clarify, for instance, whether ancient forests or wetlands were carbon sinks or sources.

While researchers have warned that some dormant viruses now being liberated from melting glaciers could potentially infect humans, the authors of the study say that the viruses unearthed from the Guliya glacier pose no risk. They emphasize the need to gather more such viruses before glaciers melt away.

Source : Yale Environment 360 via Yahoo News.

Et si une éruption secouait Yellowstone ? // What if an eruption shook Yellowstone ?

Suite à l’explosion hydrothermale qui a secoué le Biscuit Basin à Yellowstone le 23 juillet 2024, beaucoup d’Américains se demandent aujourd’hui quel serait l’impact d’une éruption volcanique sur leur territoire.  Il y a quelques semaines, je montrais une vidéo du Parc national de Yellowstone à la fin de ma conférence sur les risques volcaniques. Une personne dans le public m’a demandé ce qui se passerait si une éruption se produisait à Yellowstone. J’ai répondu que personne ne le sait vraiment. À l’heure où l’on n’est pas capable de prévoir les éruptions, il est difficile de savoir ce qui se passerait si l’une d’elles se produisait à Yellowstone. La plupart des modèles tendent à montrer qu’il s’agirait d’une éruption majeure car le volcan n’est pas entré en éruption depuis très longtemps. Cependant, nous savons aussi que toutes les éruptions du Yellowstone n’ont pas causé de dégâts majeurs. La théorie la plus répandue dit qu’il s’agirait d’un événement 100 fois plus puissant que l’éruption du Pinatubo aux Philippines en 1991.

Vue partielle de la caldeira de Yellowstone : le Norris Geyser Basin (Photo : C. Grandpey)

La région du Parc national de Yellowstone a connu trois éruptions de grande ampleur au cours de l’histoire de la Terre. La plus importante s’est produite il y a 2,1 millions d’années et a propulsé 2 450 kilomètres cubes de matériaux. C’est la raison pour laquelle Yellowstone est considéré comme un « supervolcan ». La dernière éruption majeure de Yellowstone remonte à environ 640 000 ans. La dernière de la série a eu lieu il y a 70 000 ans. Certains scientifiques affirment que le volcan est « en retard » dans son cycle éruptif. Avant d’affirmer cela, il faudrait s’assurer que les cycles éruptifs existent !

On peut observer dans le Parc National de Yellowstone les vestiges des éruptions du passé (Photo : C. Grandpey)

Sous le supervolcan de Yellowstone, les scientifiques ont détecté deux chambres magmatiques à plusieurs kilomètres sous la surface (voir mes notes du 19 avril 2023, du 26 avril 2015 et du 25 avril 2028).

Cette coupe sud-ouest / nord-est sous Yellowstone a été obtenue grâce à l’imagerie sismique. (Source : Université de l’Utah)

Si une éruption devait se produire, la chaleur en provenance des profondeurs de la Terre commencerait à faire fondre la roche sous la surface. Cela créerait un mélange de magma, de roches, de vapeur, de dioxyde de carbone et d’autres gaz sous pression.
Cette pression finirait par pousser le sol pour former un dôme, avec des fissures en bordure. Lorsque cette pression s’évacuerait à travers les fissures, les gaz dissous exploseraient, entraînant la vidange de la chambre magmatique.
Une telle éruption tuerait immédiatement jusqu’à 90 000 personnes et répandrait une couche de matériaux de 3 mètres d’épaisseur jusqu’à 1 600 kilomètres du Parc. Les sauveteurs auraient probablement du mal à atteindre le site de l’éruption car les cendres bloqueraient tous les points d’entrée. La propagation des cendres et des gaz dans l’atmosphère bloquerait la plus grande partie du trafic aérien.
Une conséquence tout aussi effrayante serait « l’hiver nucléaire » qui, selon certains experts, pourrait affecter les États-Unis et d’autres régions du monde. Les gaz riches en soufre libérés par le volcan envahiraient l’atmosphère où ils se mélangeraient à la vapeur d’eau. La brume de gaz qui envelopperait les États Unis ne se contenterait pas de faire obstacle à la lumière du soleil ; elle ferait aussi chuter les températures. La baisse des températures affecterait l’approvisionnement alimentaire des États-Unis en décimant les récoltes dans les Grandes Plaines, le grenier du pays.
La bonne nouvelle est qu’une éruption de cette ampleur est peu susceptible de se produire de notre vivant. Comme je l’ai écrit plus haut, la dernière grande éruption de Yellowstone a eu lieu il y a environ 640 000 ans, et l’United States Geological Survey (USGS) affirme que la probabilité que l’événement se renouvelle est très, très faible. Selon l’USGS, la chambre magmatique située sous la caldeira de Yellowstone n’est en fusion qu’à 5 à 15 %, ce qui signifie qu’il n’y a probablement pas suffisamment de lave pour alimenter une nouvelle éruption.
Source  : médias d’information scientifique américains.

Le Parc National de Yellowstone est très facile d’accès et permet de découvrir des merveilles géologiques comme le Grand Prismatic (Photo : C. Grandpey)

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Following the hydrothermal explosion that rocked Yellowstone’s Biscuit Basin on July 23rd, 2024, many Americans are now wondering what the impact of a volcanic eruption would be on their territory. A few weeks ago, I was showing a video about Yellowstone National Park at the end of my conference about volcanic risks. A person in the audience asked me what would happen if an eruption occured at Yellowstone. I answered that nobody really knows. At a time when we are not able to predict eruptions, it is difficult to know what would happen if one of them occurred at Yellowstone. Most models tend to show that it would be a major eruption because the volcano has not erupted for such a long period of time. However, we also know that all eruptions at Yellowstone did not cause major damage. The most popular theory says that it would be a major disaster, 100 times more powerfuk than the 1991 Pinatubo eruption in the Philippines.

The Yellowstone National Park region has experienced three massive eruptions in Earth’s history. The biggest of them occurred 2.1 million years ago and resulted in 2,450 cubic kilometers of material ejected. This is the reason why Yellostone is considered as a « supervolcano. » Yellowstone’s last major eruption was about 640,000 years ago. The last one took place 70,000 years ago. Some scientists say that the volcano is « overdue » in its eruptive cycle. Before asserting this, one needs to be sure that eruptive cycles do exist !

Beneath the Yellowstone supervolcano, scientists have detected two magma chambers several kilometers beneath the surface (see my posts of 19 April 2023, 26 April 2015 and 25 April 2028).

If an eruption were to occur, heat rising from deep within Earth’s depths would begin to melt the rock just below the ground’s surface. That would create a mixture of magma, rocks, vapor, carbon dioxide and other gases under pressure.

The pressure eventually would push the ground up into a dome shape and create cracks along the edges. As that pressure was released through the cracks, the dissolved gases would explode, emptying the magma chamber.

The eruption could be expected to kill as many as 90,000 people immediately and spread a 3-meter layer of material as far as 1,600 kilometers from the park.

Rescuers probably would have a tough timereaching the site of the eruption. The ash would block off all points of entry. The spread of ash and gases into the atmosphere would stop most air travel.

Equally as frightening is the « nuclear winter » that some experts say could blanket the U.S. and other parts of the world. Sulfuric gases released from the volcano would spring into the atmosphere and mix with the planet’s water vapor. The haze of gas that could drape the country wouldn’t just dim the sunlight ; it also would cool temperatures. Falling temperatures would affect the US food supply by decimating crops in the central plains, the granary of the country.

The good news is that an eruption of this scale isn’t likely to happen in our lifetime. As I put it above, Yellowstone last erupted about 640,000 years ago, and the United States Geological Survey (USGS) says the probability that it will blow its top again is very, very low. According to the USGS, the magma chamber beneath the Yellowstone caldera is only 5 to 15 percent molten, meaning there may not be enough lava flow for more explosive eruptions to occur.

Source : US scientific news media.