Des scientifiques déploient un réseau de capteurs à distance pour suivre les essaims sismiques aux Samoa américaines

Société sismologique d'Amérique, Albany, Californie

Carte des îles Manu'a avec les emplacements du Raspberry Shake (triangles rouges) et des villages (carrés noirs) contribuant aux rapports au feutre. L’origine de l’essaim est localisée à l’intersection des anneaux jaune et rouge :directement sous l’île Ta’ū ou au large, au nord ou au sud. (Image :Yoon et coll.)

De fin juillet à octobre 2022, les habitants des îles Manu'a, aux Samoa américaines, ont senti la terre trembler plusieurs fois par jour, faisant craindre une éruption volcanique ou un tsunami imminent.

Un catalogue des tremblements de terre pour la région n'a rien révélé, car les îles manquaient d'un réseau de surveillance sismique capable de mesurer les secousses et d'aider les sismologues dans leur recherche de la source de l'essaim sismique.

Mais les habitants des îles Ta'ū, Ofu et Olosega avaient besoin de réponses, alors Clara Yoon de l'US Geological Survey et ses collègues ont trouvé un autre moyen de combler les lacunes sismiques. Ils ont utilisé l'apprentissage automatique et une technique appelée correspondance de modèles sur les données de secousses enregistrées à partir d'un seul capteur sismique situé à 250 kilomètres de l'essaim des Samoa américaines.

Ils ont suivi l'essaim à l'aide de ces données d'une seule station, combinées aux rapports de tremblements des résidents, jusqu'à ce que des stations sismiques permanentes locales soient installées aux Samoa américaines en août et septembre 2022.

L’essaim de tremblements de terre volcaniques non éruptifs a commencé en juillet 2022 à environ 15 kilomètres au large de l’île de Ta’ū. Les îles volcaniques des Samoa se forment lorsque la plaque tectonique du Pacifique se déplace au-dessus d'un point chaud de l'océan Pacifique sud.

Les rapports des résidents faisant état de secousses fréquentes, se produisant plusieurs fois par jour pendant quelques secondes à la fois, étaient au début les seules informations sur l'essaim. "Lorsque les tremblements de terre ont commencé, les Samoa américaines ne disposaient d'aucune surveillance géophysique instrumentale, donc même les informations de base sur la source des secousses - avec des implications pour la prise de décision d'urgence et la sécurité publique - étaient inexistantes", a déclaré Yoon.

Pour remédier à ce problème, les chercheurs se sont tournés vers une station sismique distante à Upolu, aux Samoa, qui fait partie du réseau sismographique mondial, dont les données peuvent être téléchargées en temps quasi réel via le centre de données EarthScope, a déclaré Yoon.

Cependant, le signal sismique de l'essaim de tremblements de terre des Samoa américaines était difficile à détecter à la station distante. Yoon et ses collègues ont donc utilisé un modèle d'apprentissage en profondeur appelé EQTransformer, ainsi qu'une technique appelée correspondance de modèles, pour sélectionner ces minuscules tremblements de terre sur un fond sismique bruyant.

"EQTransformer a trouvé de nombreux tremblements de terre avec des emplacements correspondant à ceux des Samoa américaines de l'Est, dont le plus important correspondait aux heures des rapports ressentis", a déclaré Yoon. "Ces rapports ressentis, fournis par les résidents locaux au National Weather Service, étaient des sources essentielles de données sur les tremblements de terre et nous ont donné l'assurance que les événements détectés par EQTransformer étaient en réalité les mêmes tremblements de terre ressentis par la population locale. "

Grâce à ce nouveau catalogue de tremblements de terre pour l'événement, les chercheurs ont pu caractériser le début et le pic de l'activité de l'essaim. Des capteurs Raspberry Shake portables et peu coûteux déployés en août 2022 ont permis de localiser rapidement la zone de l’essaim. L'essaim s'est terminé en octobre 2022 sans éruption, mais était probablement lié au mouvement du magma volcanique, ont conclu les chercheurs.

Yoon a déclaré qu'une approche telle que leur technique à station unique pourrait être utile dans d'autres endroits du monde où la surveillance sismique permanente est rare et où le risque sismique est mal compris, comme dans les régions offshore présentant un potentiel de tsunami ou de tremblements de terre au sein d'une plaque tectonique. Elle a ajouté que le plus grand tremblement de terre de l'essaim des Samoa américaines était de magnitude 4,5, ce qui rend peu probable qu'il ait été détecté par les réseaux sismiques mondiaux.

"Si personne n'avait vécu à proximité pour signaler les fréquentes secousses, cet essaim des Samoa américaines serait peut-être passé totalement inaperçu", a déclaré Yoon. "De nombreuses sources et phénomènes sismiques inconnus attendent d'être découverts, peut-être grâce à de futures applications complètes à grande échelle des approches d'apprentissage profond en sismologie."

Pour plus d'informations, contactez la Seismological Society of America à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le visualiser..