Ces petits appareils bon marché aident à surveiller les tremblements de terre en Haïti

Lorsqu’un tremblement de terre de magnitude 7,0 a frappé Haïti en 2010 et tué environ 200 000 personnes, il n’y avait qu’un seul sismomètre en état de marche dans le pays. La secousse a rapidement submergé le sismomètre, un instrument pédagogique installé dans un lycée, et il a enregistré peu de données utiles.

Des semaines se sont écoulées avant que des experts sismiques étrangers puissent se rendre dans la zone sinistrée, puis des mois se sont écoulés avant que les sismomètres portables qu’ils ont installés enregistrent suffisamment de répliques qui s’estompent pour faire la lumière sur la faille qui s’est rompue.

En août dernier, un tremblement de terre de magnitude 7,2 a frappé Haïti. Les sismomètres conventionnels installés après le séisme de 2010 ne fonctionnaient pas à l’époque. Mais plusieurs petits instruments peu coûteux gérés par des scientifiques citoyens ont réussi à capturer les ondes sismiques, donnant aux chercheurs une vue beaucoup plus rapide de l’endroit où la Terre s’était enfoncée profondément sous terre et démontrant l’intérêt de mobiliser l’enthousiasme de non-experts curieux pour la science. (Le nombre de morts du tremblement de terre était d’environ 2 200 personnes, bien inférieur à celui de 2010, en grande partie parce que l’épicentre se trouvait dans une partie plus rurale du pays.)

“En 2021, nous avions ces informations en temps réel”, a déclaré Eric Calais, géophysicien à l’École normale supérieure de Paris qui étudie la tectonique des Caraïbes depuis plus de 30 ans. “C’est donc une grande différence.”

Écrivant dans un article publié jeudi dans la revue Science, le Dr Calais et ses collègues ont décrit ce que les sismomètres de la science citoyenne ont révélé sur le tremblement de terre d’août. Environ 40 milles de la même faille qui a causé le tremblement de terre dévastateur de 2010 s’est rompue, mais plus à l’ouest. Les données ont également révélé quelques surprises, a déclaré le Dr Calais : À l’extrémité est de ce segment, la faille n’était pas verticale, où deux plaques tectoniques glissent l’une sur l’autre. Au lieu de cela, les deux plaques étaient également rapprochées, celle du nord glissant sur celle du sud.

“Si nous n’avions pas eu la distribution des répliques, nous n’aurions pas été en mesure de mettre dans nos modèles la géométrie complète appropriée”, a déclaré le Dr Calais. “Alors notre évaluation de ce qui s’est passé aurait été erronée.”

Les Caraïbes sont parfois une zone de dangers sismiques méconnus avec des volcans actifs et des failles sismiques. “Les Caraïbes sont leur propre cercle de feu à petite échelle”, a déclaré Susan E. Hough, sismologue au United States Geological Survey. “C’est comme le Pacific Rim à plus petite échelle.”

Mais les plaques tectoniques s’écrasent à un rythme plus lent et les tremblements de terre majeurs se produisent moins souvent. La seconde moitié du 20e siècle a été assez calme dans la région. “Les gens sont devenus un peu complaisants à ce sujet”, a déclaré le Dr Hough. “Le tremblement de terre de 2010 n’a surpris aucun professionnel des tremblements de terre dans le monde, mais il a surpris beaucoup de gens qui n’étaient pas au courant des résultats scientifiques.”

Le Dr Hough et le Dr Calais étaient deux des experts en séisme qui se sont rendus en Haïti en 2010. Au lendemain du tremblement de terre de cette année-là, des organisations internationales ont financé l’installation de sismomètres conventionnels, qui coûtent des dizaines de milliers de dollars chacun, en Haïti. . Lorsque le tremblement de terre de magnitude 7,2 a frappé le 14 août, aucun des sismomètres conventionnels d’Haïti ne fonctionnait, même si un sismomètre à l’ambassade des États-Unis recueillait des données.

“Il s’avère tout simplement difficile, voire impossible, de gérer un type conventionnel de réseau sismique à la pointe de la technologie en Haïti”, a déclaré le Dr Hough. “Ils n’ont pas de réseau électrique fonctionnel, par exemple, et encore moins un Internet fiable partout.”

Haïti reste politiquement instable, souffre d’une pauvreté généralisée et est vulnérable aux catastrophes naturelles. Le président, Jovenel Moïse, a été assassiné le mois précédant le séisme d’août. Quelques jours après le tremblement de terre, une tempête tropicale, Grace, est passée sur l’île.

En 2018, lors d’une conférence sur la sismologie à Malte, le Dr Calais a rencontré Branden Christensen, le directeur général de Raspberry Shake, une société basée au Panama qui combine un petit ordinateur bon marché appelé Raspberry Pi avec un petit appareil bon marché largement utilisé par le industries du pétrole et du gaz naturel pour mesurer de minuscules mouvements du sol, créant un sismomètre qui coûte quelques centaines de dollars au lieu de dizaines de milliers de dollars.

Les appareils Raspberry Shake, plus petits qu’une boîte à pain, peuvent mesurer des mouvements de sol infimes, bien que sur une plage de fréquences plus petite que les sismomètres conventionnels modernes. Mais ils n’ont pas besoin d’être ancrés au sol et ne nécessitent qu’une prise de courant et une connexion Internet.

“J’ai immédiatement pensé que le niveau de simplicité de l’appareil était tel qu’il aurait de meilleures chances de survie à long terme en Haïti, c’est-à-dire sans maintenance”, se souvient le Dr Calais. Il a utilisé le reste de l’argent de la subvention pour en acheter cinq et, avec des collègues en Haïti, il a commencé à chercher des volontaires qui seraient prêts à en installer un chez eux ou au bureau. Le réseau s’est depuis étendu à environ 15 appareils.

Le Dr Calais a déclaré que les données d’Haïti montrent que même si les Raspberry Shakes n’étaient pas aussi capables que les sismomètres conventionnels, ils ont néanmoins effectué des mesures scientifiquement valables. “Ils sont capables de faire le travail lorsqu’il s’agit d’enregistrer même de petites répliques”, a-t-il déclaré.

Les Raspberry Shakes, cependant, ne sont pas à l’abri des limitations d’infrastructure d’Haïti. Un seul des trois près de l’épicentre était opérationnel lorsque le séisme principal a frappé en août dernier.

L’instrument le plus proche de l’épicentre était hors ligne, car l’hôte avait laissé tomber son service Internet. Mais il l’a renouvelé juste après avoir ressenti la secousse. “Nous devons accepter ce genre de problème”, a déclaré le Dr Calais. “Internet et l’électricité ne sont jamais une donnée en Haïti.”

Les chercheurs ont également pu ajouter trois Raspberry Shakes à la zone, et tous les six ont mesuré plus d’un millier de répliques qui ont suivi dans les semaines qui ont suivi.

Les données sismiques, publiées en ligne, ne sont qu’une partie de la motivation du Dr Calais pour la mise en place du réseau Raspberry Shake. Il vise également à diffuser les connaissances sur les risques sismiques parmi les bénévoles qui accueillent les Raspberry Shakes et d’autres personnes en Haïti.

“Nous voulons pousser certaines personnes de la communauté à agir différemment”, a déclaré Steeve J. Symithe, géophysicien à l’Université d’État d’Haïti et auteur de l’article scientifique.

Le Dr Symithe, qui est né en Haïti, étudiait pour devenir ingénieur civil mais a changé de domaine après le tremblement de terre de 2010, complétant un doctorat à l’Université Purdue avec le Dr Calais, qui y était professeur à l’époque.

Les Raspberry Shakes, qui sont nés d’un projet Kickstarter en 2016, sont maintenant installés dans le monde entier, avec des réseaux similaires à ceux d’Haïti en France, en Oklahoma et au Népal. Plus de 1 600 appareils rapportent leurs données sur le site Web de l’entreprise. “Ils surgissent partout”, a déclaré M. Christensen.

Avec suffisamment d’appareils déployés, “vous pouvez commencer à faire des choses magiques en termes d’alerte précoce aux tremblements de terre”, a déclaré M. Christensen. “Vous pouvez commencer à cartographier et à détecter les tremblements de terre dans des endroits que les gens pensaient asismiques ou vous pouvez commencer à cartographier les failles.”

Certaines recherches ne portent même pas sur les tremblements de terre. Dans un article publié dans Science en juillet 2020, les scientifiques ont utilisé les données de 300 stations sismiques, dont 65 Raspberry Shakes, pour observer un apaisement global du bruit des trains, des avions, des usines et une réduction d’autres vibrations d’origine humaine à la suite de la Pandémie de covid19.

“Sans Raspberry Shake, cela aurait été une question très difficile à répondre”, a déclaré M. Christensen. “La raison en est que la plupart des sismographes de qualité professionnelle sont installés dans les montagnes et dans des endroits vraiment calmes, loin des humains.”

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