Durant cette période de confinement nous pourrions avoir l’impression que la Terre s’est arrêtée de tourner … pourtant elle continue de trembler !

L’Infrastructure de recherche Résif rassemble divers réseaux d’observation des mouvements de l’écorce terrestre en France. Parmi eux, le Réseau Large Bande Permanent (RLBP) est constitué aujourd’hui de ~150 stations sismologiques mesurant en continu et avec une grande sensibilité les vibrations du sol sur l’ensemble du territoire métropolitain. Ces vibrations sont causées par l’activité sismique, mais également par tout un ensemble de phénomènes naturels ou anthropiques qui, à l’instar de la pollution lumineuse en astronomie, génèrent un « bruit de fond sismique » limitant notre capacité de détection des petits séismes. Pour des fréquences supérieures à ~1Hz, une part importante de ce bruit sismique est généré par l’activité humaine située dans l’environnement des sites de mesure (industries, trafic routier et ferroviaire, …). Même si un effort important a été réalisé pour installer la grande majorité des stations de Résif-RLBP le plus loin possible de ces sources de « pollution sismique », leur effet reste visible et se traduit notamment par une variabilité jour/nuit et semaine/week-end du niveau de bruit.

Nous avons analysé l’évolution de ce bruit sismique depuis le début du mois de Mars (Figures 1 et 2) à plus d’une centaine de stations de Résif-RLBP où cette signature anthropique est habituellement observée. La mise en place du confinement le 17 Mars se traduit par une baisse médiane de l’ordre de 25% de l’amplitude de ce bruit de fond sismique induite par la diminution des activités humaines génératrices de vibrations. la baisse est encore plus importante pour les quelques stations situées dans des villes. Par exemple, la station de Résif-RLBP récemment installée dans le sous-sol du pavillon Curie de l’Institut de Physique du Globe de Paris (5ème arrondissement / code station = FR.CURIE) a enregistré une baisse de ~35% de l’amplitude moyenne du déplacement du sol dans la bande 4-14Hz (Figure 3). Le bruit sismique en semaine (lundi à vendredi) à Paris est même désormais légèrement inférieur à celui qui était typiquement observé pendant les week-ends avant le confinement. Une légère baisse supplémentaire s’observe la nuit à partir du 26 mars, date à la laquelle les transports en commun ont été réduits à Paris.

Cette baisse du niveau de bruit de fond sismique peut améliorer notre capacité de détection des petits séismes.  La figure 4A présente le nombre de séismes détectés et localisés sur le territoire métropolitain par le BCSF-RéNaSS (impliqué dans l’action transverse « Sismicité » de Résif) durant le mois de Mars. Même si le taux de sismicité présente une variabilité intrinsèque, une légère augmentation du nombre de séismes de faible magnitude (M<1) semble se dessiner depuis le début du confinement. De manière beaucoup plus claire, le nombre de tirs de carrières (Figure 4B), qui génèrent également des ondes sismiques enregistrées par nos réseaux d’observation, a, lui, drastiquement décru.

L’effet du confinement sur le niveau de bruit sismique est également observé sur les enregistrements de nombreuses autres stations sismologiques à l’échelle mondiale. A l’initiative de Thomas Lecocq (Observatoire royal de Belgique) un groupe international a été mis en place pour effectuer une analyse complète de ce phénomène. Claudio Satriano (IPGP) et Jérôme Vergne (Eost-IPGS) y participent.

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Figure 1 : Variation du niveau de bruit sismique ambiant en France suite au confinement représenté par la médiane des variations relatives de l’amplitude du déplacement du sol (moyenne horaire) dans la bande de fréquence 2-10Hz pour 105 stations sismologiques de Résif-RLBP (cf. Figure 2).  © Jérôme Vergne, Eost-IPGS (Strasbourg)

Figure 2 : Carte des stations sismologiques permanentes en France métropolitaine (réseau FR uniquement) montrant pour chaque station l’évolution du niveau de bruit sismique ambiant dans la bande 2-10Hz entre la période du 09-17 Mars et celle du 17-31 Mars 2020. Les stations en gris ne disposaient pas de données suffisantes sur ces périodes ou ne présentent pas de signature anthropique claire dans la bande de fréquences étudiée. © Jérôme Vergne, Eost-IPGS (Strasbourg).

Figure 3 : Variation du déplacement moyen du sol (en nanometres) observé sur la composante verticale de la station FR.CURIE de Résif-RLBP installée récemment dans les locaux de l’IPGP. Graphique réalisé grâce à l’outil SeismoRMS (https://github.com/ThomasLecocq/SeismoRMS). © Claudio Satriano, IPGP (Paris)

Figure 4 : Évolution du nombre d’évènements sismiques de type séisme (A) et tir de carrière (B) localisés par le BCSF-Rénass pour le mois de mars 2020 sur la zone 41°N – 52°N / 5°W – 9°E (Métropole élargie)  © Jérôme Vergne, Eost-IPGS (Strasbourg).