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Le risque sismique dans le nord-ouest des États-Unis // The seismic hazard in northwestern United States

On le sait depuis plusieurs années, le nord-ouest des États-Unis est sous la menace d’un puissant séisme dont la source se trouverait quelque part le long de la zone de subduction de Cascadia. J’ai publié plusieurs notes à ce sujet en février 2012 et août 2018.

Avec la chaîne des Cascades et des volcans comme le mont Baker, le mont Rainier ou le mont Saint Helens, le nord-ouest des États-Unis est exposé à des éruptions majeures. Il est également exposé à de puissants séismes en raison de la tectonique de la région.
À environ 160 kilomètres au large de la côte Pacifique du nord-ouest des États-Unis, à grande profondeur sous le plancher océanique, deux plaques tectoniques accumulent des tensions et une énergie qui pourrait se libérer brutalement. Dans la zone de subduction de Cascadia, la plaque océanique Juan de Fuca plonge sous la plaque nord-américaine, mais la bordure de la plaque est verrouillée. Au fur et à mesure que la plaque continue de pousser contre ce bord bloqué, la tension ne cesse de s’accumuler.

Source: USGS

Tout est très calme pour le moment, sans sismicité significative. Les scientifiques craignent que si la tension accumulée ne se libère pas par le biais de séismes de faible intensité, la zone de subduction de Cascadia soit la source d’un méga séisme d’une magnitude pouvant atteindre M 9,0. Un sismologue a déclaré : « Ce sera la pire catastrophe naturelle que notre pays ait jamais connue ; c’est pourquoi certains l’appellent le « Big One ». En moyenne, la zone de subduction de Cascadia produit un puissant séisme tous les 200 à 500 ans. Le plus récent a eu lieu en 1700.
De mémoire d’homme, l’événement le plus proche du Big One s’est produit au Japon en 2011. Le séisme de Tohoku, d’une magnitude M 9,0, avait sa source dans une zone de subduction. Il a généré un tsunami qui a atteint 40 mètres de haut et a envahi plus de 1 920 kilomètres de côtes. Le séisme et le tsunami ont tué environ 18 500 personnes. Pendant des années après l’événement de Tohoku, des répliques ont secoué le Japon, avec un séisme de M 7,1 en 2021, qui a causé de nouveaux dégâts. De la même façon, dans le nord-ouest du Pacifique, les répliques pourraient continuer pendant des mois, voire des années, après le Big One.
S’agissant des conséquences d’un méga séisme dans cette région des États-Unis, les scientifiques ont découvert que dans les jours qui suivraient l’événement, une grande partie de l’ouest de l’Oregon et de l’État de Washington pourrait être privée d’électricité, d’Internet, de service de téléphonie cellulaire ou d’eau potable. Dans certaines zones, il faudrait probablement plus de deux semaines avant que les secours arrivent, car les glissements de terrain, les effondrements de ponts et d’autres dégâts causés aux routes pourraient rendre les déplacements impossibles. L’Oregon et l’État de Washington recommandent à la population d’avoir suffisamment de nourriture, d’eau et de médicaments à portée de main pour tenir au moins deux semaines.
Pour faire face à une telle situation, des « lignes de vie » devraient être identifiées à travers les montagnes, autrement dit des moyens d’acheminer des fournitures essentielles vers la côte.
La rénovation des vieux bâtiments est également cruciale, car beaucoup ne sont pas conçus pour résister aux méga séismes.
Contrairement aux États-Unis, le Japon connaît depuis des siècles le risque de puissants séismes et de tsunamis. C’est l’une des nations les mieux préparées à ce genre d’événements. Et pourtant, en 2011, la rupture de la zone de subduction a été dévastatrice. Les services d’urgence aux États-Unis ont passé des décennies à se préparer à un séisme majeur. Malgré cela, ils sont forcés de reconnaître que la région n’est pas prête à affronter un tel événement.
Il semble que l’urgence, pour sauver des vies en cas de méga séisme, consiste à insister sur la prévention, en mettant en place un système qui envoie des alertes précoces sur les téléphones, ce qui est déjà le cas pour de nombreux séismes, mais n’est pas une garantie à 100%. Plus tôt l’alerte téléphonique retentit, plus les gens ont le temps de se protéger. La prochaine étape consistera à poser des câbles équipés de capteurs sismiques sur le fond de l’océan, le long de la ligne de faille.
En attendant, les chercheurs travaillent à cartographier la structure de la faille. Leur dernière étude a peut-être révélé un point positif : la zone de subduction de Cascadia pourrait se rompre par segments accompagnés de séismes de faible intensité, plutôt que d’un seul coup avec un méga séisme. Cependant, il est impossible de dire quel scénario se produira. Nous ne savons toujours pas prévoir les séismes.
Adapté d’un article de Business Insider publié dans Yahoo News.

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With the Cascade Range and volcanoes like Mount Baker, Mount Rainier or Mount St Helens, Northwestern United States is exposed to major eruptions. It is also exposed to major earthquakes, due to the tectonics of the region.

About 160 kilometers offshore from the Pacific Northwest, deep beneath the seafloor, two tectonic plates are building tension that could erupt at any moment. In the Cascadia subduction zone, the Juan de Fuca oceanic plate is sliding beneath the North American plate, but its edge is stuck. As the plate keeps pushing against its locked-up edge, stress builds. Everything is very quiet at the moment, with no significant seismicity. Scientists fear that without releasing tension through smaller earthquakes, the Cascadia subduction zone is more likely to erupt in megaquake with a magnitude of about M 9.0. Said one seismologist : « It will be the worst natural disaster our country has ever seen, That’s why some call it the « Big One. » On average, the Cascadia subduction zone produces an immense earthquake every 200 to 500 years. The most recent one was in 1700.

The closest thing in human memory to the Big One occurred in Japan in 2011. That magnitude M 9.0 event, the Tohoku earthquake, also came from a subduction zone. It generated a tsunami that reached 40 meters high, inundated over 1,920kilomryrts of coastline. Together, the quake and tsunami killed an estimated 18,500 people. For years after the Tohoku event, aftershocks rippled across Japan, adding to the damage, including an M 7.1 earthquake in 2021. Likewise, in the Pacific Northwest, aftershocks could continue for months, maybe even years, following the Big One.

As far as the consequences of a megaquake in the Pacific Northwest are concerned, scientists have found that in the days following the event, much of western Oregon and Washington may be without electricity, internet, cell service, or drinking water.

In certain areas, it could be more than two weeks before help arrives because landslides, bridge collapses, and other damage to roads could make travel impossible. Both Oregon and Washington advise that all residents have enough food, water, and medicine on hand to last at least two weeks.

In order to face such a situation, « lifelines » should be identified through the mountains, ways to transport critical supplies to the coast.

Retrofitting old buildings is also crucial since many are not megaquake-resilient.

Unlike the U.S., Japan has known about its risk of giant earthquakes and tsunamis for centuries. It’s one of the most prepared nations on Earth. And still, the 2011 subduction-zone rupture was devastating. Emergency services in the U.S have spent decades preparing for a major earthquake. Still, they say the region is not ready.

It seems that an immediate strategy to save lives in case of a megaquake is to insist on prevention, through the building out of a system that sends early warnings to phones, which already happens for many earthquakes but isn’t a guarantee.

The sooner the phone warning blares, the more time people have to protect themselves The next frontier for that is laying cables with seismic instruments on the seafloor along the fault line.

In the meantime, researchers are working to map the fault’s structure. Their latest study may have uncovered some good news: The Cascadia subduction zone could rupture in segments or smaller earthquakes rather than all at once as one giant event. However, which scenario will actually happen remains unclear. We are not able yet to predict earthquakes.

Adapted from an article in Business Insider and published in Yahoo News.

Meilleure compréhension du stockage et de la migration du magma dans l’East Rift Zone du Kilauea // Better understanding of magma storage and migration in Kilauea’s East Rift Zone.

L’éruption sur la Middle East Rift Zone du Kilauea qui a débuté le 15 septembre 2024 près du Nāpau Crater s’est terminée le 20 septembre. Un nouvel épisode de la série « Volcano Watch » du HVO est consacré à la compréhension du stockage et de la migration du magma dans l’East Rift Zone du Kilauea.
L’article nous rappelle que lorsque les signaux sismiques se déplacent dans le sol, ils sont influencés par la structure interne d’un volcan, notamment la présence de magma et/ou de zones de faille. Ces structures peuvent accélérer ou ralentir la propagation des ondes sismiques enregistrées par les sismomètres. Les sismologues peuvent utiliser ces données pour créer des images de l’emplacement du magma et suivre son parcours sous la surface.
Le HVO dispose d’environ 80 sismomètres permanents sur l’île d’Hawaï. L’utilisation des données fournies par ces sismomètres permanents permet d’obtenir une image globale mais peu précise des zones de stockage du magma.
En revanche, si les sismomètres à la surfaces ont plus nombreux, ils peuvent capter davantage d’ondes sismiques traversant les régions de stockage de magma, ce qui donnera une image plus précise du sous-sol.
Fin juin 2024, des sismologues de l’ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) de Zurich et de l’Observatoire Volcanologique d’Hawaï (HVO) ont déployé 115 petits sismomètres portables dans l’East Rift Zone du Kilauea. Ce travail a donc été effectué un peu avant le début de la dernière activité éruptive.

Carte montrant les sismos portables temporaires déployés dans l’East Rift Zone du Kilauea (triangles rouges). Les séismes enregistrés dans cette zone entre le 1er juillet et le 22 septembre sont représentés par des points noirs. La caldeira sommitale du Kīlauea, est délimitée en magenta. La ligne bleue tracée entre deux sismos portables indique la zone où les changements de vitesse ont été calculés. La zone grisée correspond approximativement à l’East Rift Zone. (Source : HVO)

Les données enregistrées sur ces sismos portables seront utilisées pour obtenir une image de l’emplacement et du volume de magma dans l’East Rift Zone à un niveau de détail qui n’était pas possible auparavant. Le modèle ainsi obtenu aidera les scientifiques à mieux comprendre les risques volcaniques dans cette région.
Compte tenu du calendrier de leur installation, les sismos portables ont enregistré des événements associés aux intrusions magmatiques dans le rift est en juillet et août, ainsi qu’à l’éruption dans la Middle East Rift Zone du 15 au 20 septembre.
Grâce à leur densité sur le terrain, ces petits sismomètres continuent d’enregistrer les événements sismiques en octobre. Les sismologues de l’ETH Zürich et du HVO collaborent actuellement pour analyser les premières données déjà collectées de fin juin à fin août. Pour effectuer ce travail, les scientifiques utilisent l’interférométrie sismique par corrélation du bruit ambiant. Cet instrument tire parti des signaux sismiques continus créés par l’interaction entre les houles océaniques et la croûte océanique. Il a ainsi pu identifier ce qui s’est passé sous la surface avant l’éruption du mois de septembre

En se déplaçant à travers un volcan, le magma ouvre et ferme des systèmes de fractures, ce qui provoque des changements dans la vitesse à laquelle se déplacent les signaux de bruit océanique à travers le sol. Les scientifiques peuvent contrôler ces signaux de bruit océanique pour détecter des signes d’accumulation de magma sous la surface. Le bruit océanique qui se déplaçait à travers le sol sous l’Upper East Rift Zone du Kilauea entre début juillet et fin août 2024 a montré des changements au moment où le magma a commencé à pénétrer dans cette zone. Le changement le plus spectaculaire a été une diminution rapide de la vitesse qui a commencé le 21 juillet, indiquant l’ouverture de fractures en raison d’une intrusion magmatique dans cette région. Au même moment, des essaims sismiques se produisaient en raison des contraintes créées par l’intrusion magmatique dans le sous-sol.

Le graphique du haut montre l’évolution de la vitesse des ondes sismiques et le nombre d’événements de juillet à la mi-août sur le Kilauea. Le graphique du bas montre le nombre de séismes au cours de la même période. La ligne magenta en pointillés indique l’ouverture de fissures et de fractures au début de l’intrusion magmatique dans l’East Rift Zone. La diminution continue de la vitesse sismique observée à droite de la ligne magenta reflète l’intrusion magmatique dans la région.(Source : HVO)

Cet exemple montre comment l’interférométrie sismique par corrélation du bruit ambiant, ainsi que d’autres ensembles de données de surveillance des volcans, peuvent être utilisés pour comprendre les changements qui se produisent sous la surface. L’exemple ci-dessus concerne les changements de vitesse enregistrés par un petit nombre de sismos portables. Une analyse future sera effectuée à partir de l’ensemble du réseau de 115 instruments. Elle permettra de mieux discerner la zone où le magma a migré à travers l’East Rift Zone dans la période qui a précédé l’éruption de septembre 2024.
Source : USGS / HVO.

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The Middle East Rift Zone eruption that began September 15th, 2024 near Nāpau Crater ended on September 20th. A new episode of HVO’s series « Volcano Watch » is dedicated to the understanding of magma storage and migration in Kilauea’s East Rift Zone.

The article reminds us that as signals created by earthquakes move through the ground, they are influenced by the structure of a volcano, including the presence of magma and/or fault zones. These structures can cause the seismic waves to travel faster or slower, which is recorded on seismometers. Seismologists can use that data to create images of where magma is located and track its underground path.

The HVO has about 80 permanent seismometers on the Island of Hawaii. Using only data from these permanent seismometers provides a fuzzy picture of underlying magma storage structures.

However, if the number of seismometers at the surface is increased, more of the seismic waves traveling through regions of magma storage will be recorded, yielding more accurater picture of the subsurface.

In late June 2024, seismologists from ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) Zürich and the Hawaiian Volcano Observatory deployed 115 seismic nodes – tiny, portable seismometers – across Kīlauea’s East Rift Zone. It was before the latest significant unrest began.

Data recorded on these nodes will be used to image the location and volume of magma within the East Rift Zone at a level of detail not previously possible, and the resulting model will help scientists better understand the volcanic hazards in this region.

Given the timeline of their deployment, the nodes recorded earthquakes associated with intrusions of magma into the East Rift in July and August, as well as the September 15-20 Middle East Rift Zone eruption.

These densely spaced seismic instruments will continue to record through October. ETH Zürich and HVO seismologists are now working together to analyze data from the nodes already collected from late June through late August. To perform this work, the scientists are using an analysis tool called ambient noise interferometry, which takes advantage of continuous seismic signals created through the interaction between ocean swells and the ocean crust, to identify what was happening below the surface leading to the September eruption.

Magma moving through a volcano opens and closes fracture systems causing changes in the speed at which ocean noise signals travel through the ground. Scientists can monitor these ocean noise signals for signs that magma is accumulating beneath the surface. Ocean noise traveling through the ground below the Upper East Rift Zone of Kilauea between early July and late August 2024 showed changes as magma began to enter this area. The most dramatic change that was observed was a rapid velocity decrease that began on July 21st, indicating the opening of fractures because of magmatic intrusions in this region. At the same time, swarms of earthquakes were occurring because of stresses created from intrusion of magma into the subsurface.

This example shows how ambient noise interferometry, along with other volcano monitoring datasets, can be used to understand the changes occurring beneath the surface of a volcano. While this example focuses on changes in velocity at a single pair of nodes, future analysis will be carried out for the entire 115 instrument array. This analysis will contribute to the understanding of where magma migrated across the East Rift Zone in the time leading to the September 2024 eruption.

Source : USGS / HVO.

Islande : des éruptions plus difficiles à prévoir ? // Iceland : eruptions more difficult to predict ?

Depuis le mois de décembre 2023, la prévision éruptive le long de la chaîne de cratères Sundhnúkagígar sur la péninsule de Reykjanes est relativement bonne. En s’appuyant sur les données de soulèvement du sol dans le secteur de Svatseengi, qui correspondent à l’accumulation de magma sous la surface, les scientifiques du Met Office ont pu dire, avec une marge d’erreur relativement faible, à quel moment une éruption était susceptible de se produire.
Cependant, selon une étude récente effectuée par des scientifiques de l’Institut des sciences de la Terre de l’Université d’Islande en collaboration avec le Met Office islandais, la prévision des prochaines éruptions pourrait devenir plus difficile.
La composition chimique du magma émis lors des quatre premières éruptions de Sundhnúkagígar révèle qu’il provient de plusieurs chambres ou sources magmatiques proches les unes des autres, à une profondeur d’environ cinq kilomètres. L’étude se base sur les données des quatre premières éruptions, en décembre 2023 et en janvier, février et mars 2024.
L’objectif de l’étude était de mieux comprendre l’accumulation de magma pour chaque éruption en examinant la composition chimique du magma émis. Si cette composition change à chaque éruption, cela montre que le magma provient de plusieurs chambres magmatiques.
La méthodologie de l’étude comprenait le prélèvement d’un certain nombre d’échantillons de lave à différents endroits au cours des quatre éruptions, ainsi que l’étude des différentes compositions chimiques du magma. Au total, 161 échantillons ont été collectés ; leur analyse a été réalisée à l’Institut des sciences de ta Terre de l’Université d’Islande et au Laboratoire Magmas et Volcans de Clermont-Ferrand.
Le résultat des analyses révèle que la composition chimique du magma est très variable, ce qui laisse supposer qu’il provient de chambres magmatiques différentes à une profondeur d’environ cinq kilomètres sous la chaîne de cratères. De plus, la composition chimique varie également d’une éruption à l’autre, ce qui indique des changements dans les chambres magmatiques à mesure que l’activité volcanique progresse sur la péninsule de Reykjanes.
Selon la conclusion de l’étude, comme il existe probablement plus d’une chambre magmatique sous Svartsengi, il peut être difficile de prévoir quand les prochaines éruptions auront lieu. Le comportement des éruptions peut également changer. Il peut être difficile de prévoir la quantité de magma émise par chaque éruption et la durée de l’éruption, en fonction de la chambre d’où provient ce magma.
On savait déjà que le magma est susceptible de s’accumuler dans plusieurs chambres magmatiques proches les unes des autres, mais c’est la première fois que cela est confirmé, grâce à l’analyse détaillée du magma émis sur la chaîne de cratères Sundhnúkagígar.

L’étude souligne également que l’analyse de la composition chimique du magma fournit des informations permettant l’interprétation des données géophysiques ; cela pourrait conduire à une meilleure compréhension du comportement des volcans.
Source ; Icelandic Met Office, Iceland Monitor.

Image webcam de la dernière éruption

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Since December 2023, the prediction of eruptions along the Sundhnúkagígar crater row on the Reykjanes Peninsula has been quite good. Relying on ground uplift in the Svatseengi area that corresponded with magma accumulation beneath the surface, scientists at the Met Office were able to say, with a relatively small margin of error, when the next eruption would occur.

However, according to a recent study by scientists at the Earth Sciences Institute of the University of Iceland in collaboration with the Icelandic Meteorological Office, eruptive prediction might become more difficult in the future.

The chemical composition of the magma in the first four eruptions in the Sundhnúkagígar crater row suggests that the magma comes from several magma chambers or vents that are close to each other at a depth of about five kilometers.The study is based on data from the first four eruptions, in December 2023 and January, February and March 2024.

The goal of the study was to gain a better understanding of magma accumulation for each eruption by examining the chemical composition of the magma that emerged. If it turned out to change in each eruption, it would be an indication that the magma came from more than one magma chamber.

The methodology of the study included that the researchers collected a number of lava samples in many places in the eruption areas during the four eruptions and investigated the different chemical composition of the magma. They took a total of 161 samples whose analysis was carried out at the Institute of Geosciences of the University of Iceland and the Laboratoire Magmas et Volcans in Clermont-Ferrand.

The result of the analysis was that the chemical composition of the magma is very variable, which suggests that it comes from several different magma chambers at a depth of about five kilometers below the series of craters. In addition, the chemical composition also varies from one eruption to another, which indicates changes in the magma chambers as the volcanic activity progresses on the Reykjanes Peninsula.

The conclusion of the study is that since there is possibly more than one magma chamber under Svartsengi, it may be difficult to predict when the next eruptions will occur. Then the behaviour of the volcanic eruptions can also change. It may be difficult to predict how much magma will be produced by each eruption and how long the eruption will last, depending on which chamber the magma comes from.

We know that it is probably common for magma to accumulate in more than one magma chamber that are close to each other in volcanoes, but this is the first time it has been confirmed, thanks to the detailed analysis of the magma from the Sundhnúkagígar crater row. The study also emphasizes that the analysis of the chemical composition of magma provides more accurate information that helps in the interpretation of geophysical data and will lead to a better understanding of the behaviour of volcanoes.

Source ; Icelandic Met Office, Iceland Monitor.

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.