séismes

Deux «Big One» pour le prix d’un

Si des miniséismes imperceptibles ont lieu presque tous les jours en Californie, c’est au prochain gros tremblement de terre que tout le monde pense ici. Et puisqu’une nouvelle mauvaise nouvelle n’arrive jamais seule, ce n’est pas à un unique «Big One» qu’il faut s’attendre, mais à deux

«Le Temps» propose une opération spéciale en racontant, depuis San Francisco, les innovations à venir dans les domaines scientifiques, technologiques ou culturels. Nos seize journalistes, vidéastes, photographes et dessinateur parcourent la ville, la Silicon Valley et la Californie pour découvrir les nouvelles tendances au cœur de ce laboratoire mondial de l’innovation.

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Vingt-neuf ans déjà, mais ceux qui étaient présents n’ont rien oublié. Vingt-neuf ans que la Californie a subi son dernier grand séisme, de magnitude 6,9. Il était un peu plus de 17 heures à San Francisco le 17 octobre 1989 lorsque la Terre se réveilla dans ce que les Californiens appellent parfois le World Series Earthquake, référence au troisième match de la finale des World Series de baseball, derby opposant cette année-là les San Francisco Giants aux voisins Athletics d’Oakland. L’épicentre était situé à Loma Prieta, à 100 km au sud de San Francisco, en plein sur la célèbre faille de San Andreas. Soixante-trois morts, près de 4000 blessés, 20 000 habitations détruites, une dizaine de milliards de dollars de dégâts… Le bilan fut aussi effroyable que spectaculaire, notamment avec l’effondrement de l’étage supérieur d’un tronçon du Bay Bridge, le pont reliant les deux villes. Un miracle – du sport diront certains – car habituellement saturé de véhicules, le pont était exceptionnellement vide ce jour-là, énormément d’habitants étant restés au travail ou chez eux pour suivre le match.

Les Californiens le savent, ils vivent au-dessus d’une poudrière où la terre bouge quotidiennement – la plupart du temps sans qu’on le sente – et où le prochain tremblement de grande ampleur, ou «Next Big One», pourrait avoir des conséquences catastrophiques. «La question n’est plus de savoir si un séisme de grande magnitude va avoir lieu, mais quand celui-ci se produira», lâche Brad Aagaard, géophysicien au centre scientifique des séismes de l’Institut d’études géologiques des Etats-Unis (USGS) à Menlo Park. D’après les prévisions qu’il a réalisées avec ses collègues, San Francisco a 72% de risques de subir un séisme de magnitude supérieure à 6,7 d’ici à 2043.

Comme un élastique

Si les géologues semblent si sûrs de leurs chiffres, c’est d’abord grâce à leur fine connaissance de la tectonique des plaques. Sous les pieds des Californiens coulissent deux plaques l’une par rapport à l’autre. Celle dite pacifique glisse vers le nord, tandis que la nord-américaine se déplace vers le sud, au rythme de 3 centimètres par an environ le long de la faille de San Andreas et de ses voisines. Si ces plaques étaient parfaitement solides, le sol se déchirerait lentement, on éviterait de construire au-dessus des failles, point final. Mais «les roches, même les plus dures tel le granite californien, sont élastiques, rappelle le géophysicien de l’USGS Brian Kilgore. Comme un élastique que l’on tend progressivement, elles emmagasinent de l’énergie jusqu’au point de rupture.»

Or le sol californien a tout d’un élastique sur lequel on aurait trop tiré, trop longtemps. En creusant des puits pour examiner les roches à travers le temps, les géologues ont constaté que depuis la Préhistoire, l’élastique casse tous les 100 à 200 ans environ. Et, à bien y regarder, la faille de Hayward, située de l’autre côté de la baie de San Francisco par rapport à celle de San Andreas, n’a pas bougé depuis le séisme de 1868, dont on fête les 150 ans en octobre. Au sud, dans la région de Los Angeles, c’est depuis 300 ans que la Terre sommeille. Tous les signaux sont donc au rouge pour un réveil aussi brutal qu’imminent. Le problème, c’est de savoir quand ces événements auront lieu.

Un Jenga dans le noir

C’est toute la difficulté avec les séismes: la seule certitude dont on dispose, c’est qu’ils vont se produire. Les géophysiciens sont néanmoins incapables de dire quand, où et à quelle intensité il faut s’attendre. Faute de connaître avec précision la composition du sous-sol de toute la région, et sur des kilomètres de profondeur, c’est comme s’ils jouaient au Jenga dans le noir. Bien malin qui peut prédire quelle briquette fera s’écrouler l’édifice…

La sismogenèse n’est pas une science facile. Les événements qui président à la formation des tremblements de terre, ou «nucléation», surviennent en profondeur tandis que les instruments de mesure sont souvent situés en surface. Outre les difficultés techniques inhérentes au forage de puits pour y placer des détecteurs (la pression et la température augmentent avec la profondeur), «creuser de tels trous coûte des millions de dollars», intervient Brad Aagaard. Et les quelques tentatives entreprises n’ont pas donné grand-chose. A Parkfield, à mi-chemin entre San Francisco et Los Angeles, l’USGS a enterré dès 1985 des capteurs en tout genre (GPS, détecteurs d’ondes ou de champ magnétique…) à 2 km de profondeur. Les instruments mesuraient des signaux positifs sans qu’un séisme se produise, restant au contraire silencieux en cas de secousse.

«Drop, cover, hold»

«Si vous m’aviez posé la question il y a vingt ou trente ans, je vous aurais dit notre optimisme quant à la possibilité de prédire des séismes. On en est beaucoup moins sûrs aujourd’hui malgré les évolutions technologiques.» Sans pour autant abandonner cette idée, la sismologie s’est, depuis, orientée vers des scénarios de prévision, sortes de bulletins météo sismiques courant sur des périodes de trente ans, tel celui estimant la probabilité de 72% évoquée plus haut.

Au printemps 2018, l’USGS a ainsi publié le «HayWired Scenario», anticipation des conséquences possibles d’un puissant séisme le long de la faille de Hayward: 800 victimes, 18 000 blessés et 400 000 sans-abri, des coupures d’eau et d’électricité pendant des jours, voire des semaines… Pas question de céder à la fatalité pour autant. «On peut être plus malin qu’un séisme en suivant des règles simples», assure Kenneth Hudnut, conseiller scientifique en réduction des risques à l’USGS au Centre des séismes de Californie du Sud à Pasadena.

Ces règles, les Californiens les connaissent et vont même les répéter prochainement. Le 18 octobre à 10h18, lors d’un exercice géant réunissant des millions de personnes, les participants vont devoir cesser toute activité et se mettre aux abris comme si un séisme avait réellement lieu. «Drop, cover and hold», soit se jeter au sol, s’abriter sous une table et la tenir sont les trois règles d’or érigées en mantra.

Malgré ces conseils pour réagir au séisme, les géologues n’ont pas renoncé à alerter la population avant qu’il ne survienne. L’USGS testera ainsi le même jour le ShakeAlert, nouveau système qui tire profit de la rapidité relative des télécommunications par rapport aux ondes sismiques. L’objectif: alerter, via une application mobile, de l’imminence d’un tremblement de terre, 10 à 15 secondes avant qu’il ne survienne. C’est peu, mais cela laisse le temps de se mettre à couvert sous une table.


Kenneth Hudnut: «Quelque 400 000 personnes pourraient se retrouver sans abri»

Les scénarios qu’il développe avec ses équipes ont tout du film catastrophe, à ceci près qu’ils sont rédigés avec la plus stricte rigueur scientifique. Kenneth Hudnut est conseiller en réduction des risques à l’USGS au Centre des séismes de Californie du Sud à Pasadena.

Le Temps: Vous avez élaboré un scénario en cas de tremblement de terre dans l’agglomération de San Francisco. De quoi s’agit-il?

Kenneth Hudnut: C’est un rapport qui détaille de la manière la plus réaliste et la plus scientifique possible le scénario d’un séisme de magnitude 7 qui serait hypothétiquement survenu le 18 avril 2018 sur la faille de Hayward, sur la côte Est de la baie de San Francisco. C’est le résultat d’un travail multidisciplinaire qui réunit géologues, sismologues, ingénieurs, économistes ou spécialistes des sciences sociales afin d’obtenir le tableau le plus large et le plus précis possible. C’est sûr, ce n’est pas aussi prenant que le scénario d’un film catastrophe comme San Andreas, mais c’est beaucoup plus fidèle à la réalité…

A quoi sert ce scénario?

Ce que nous visons, c’est la réduction des risques, ce qui revient peu ou prou à augmenter la résilience de la région. Nous voulons pour cela sensibiliser la population, mais aussi les entreprises en leur transmettant un message positif qui leur donne les moyens d’agir [empowerment, ndlr]. Après l’ouragan Katrina en 2005, La Nouvelle-Orléans, dévastée, a été abandonnée. Nous voulons éviter que cela ne se reproduise à cause d’un séisme à San Francisco.

Quelles seraient les conséquences pour la région?

Nous estimons qu’il y aurait environ 800 victimes et 18 000 blessés, 2500 personnes coincées dans les décombres, et jusqu’à 22 000 autres coincées dans des ascenseurs. Entre les secousses et les incendies, quelque 400 000 personnes pourraient se retrouver sans abri. Concernant les dégâts matériels, ils s’élèveraient à 82 milliards de dollars sur deux ans, en considérant les inévitables répliques. L’un des plus graves problèmes concerne la distribution d’eau, dont les réseaux sont très vulnérables. Les comtés de la côte Est pourraient se retrouver sans eau courante pendant six semaines, et jusqu’à six mois dans certains cas. Ceci posera un problème pour les individus, mais entravera aussi sérieusement la lutte contre les incendies.

Que faire pour se protéger?

L’USGS est en train de développer un système d’alerte précoce baptisé ShakeAlert, comme cela existe par exemple au Japon. L’idée est d’utiliser des détecteurs d’ondes sismiques qui transmettraient leurs mesures à un centre de communication qui enverrait en retour des alertes à la population, par exemple via une application mobile. Ce système doit être testé à Los Angeles en octobre. Il existe aussi des programmes de mise à niveau des bâtiments anciens pour les rendre plus résistants aux secousses, avec des résultats disparates. Mais surtout, nous espérons que le message passe à différents niveaux, individuel, familial, professionnel. C’est de cette manière qu’on limitera le plus les dégâts.


Des séismes en laboratoire

Pour mieux comprendre ce qui provoque les tremblements de terre, certains géophysiciens n’hésitent pas à en créer… en laboratoire. C’est le passe-temps de Brian Kilgore, créateur de séismes au Laboratoire de physique des roches à haute pression de l’USGS à Menlo Park.

Situé sur un splendide campus à quelque distance des quartiers généraux de Facebook et de Google, à une trentaine de kilomètres au sud de San Francisco, son atelier est un capharnaüm de câbles, de poulies, de capteurs et d’appareils plus étranges les uns que les autres. Au milieu trône un imposant cube de granite gris d’une tonne, coupé en deux en diagonale par ce qui s’apparente à une faille sismique de deux mètres. Le cube, maintenu dans un grand cadre en métal bleu, est malmené par des vérins à huile afin d’exercer diverses contraintes mécaniques le long de la faille.

Tremblement sur mesure

C’est sur ce gros caillou que Brian Kilgore étudie les conditions de déclenchement des séismes. «Comme les régions où surviennent les événements de nucléation à l’origine de ces phénomènes sont trop profondes pour être approchées et étudiées directement, nous travaillons sur ce genre de modèle réduit», sourit le géophysicien.

Il explique que pour créer une force de cisaillement le long de cette faille, il applique une dépression sur un côté du carré, et une pression sur l’autre, grâce à son système de vérins. La roche encaisse sans broncher, jusqu’à ce qu’un petit craquement se fasse entendre. «Un séisme de magnitude 2», confirme-t-il. Mais cela suffit à son bonheur: sur le dessus de la faille sont disposés une foule de petits capteurs, électrodes ou détecteurs de mouvements infimes, qui vont le renseigner sur ce microséisme qu’il a provoqué. A l’œil nu, impossible de dire que la roche a bougé: «Ça ne bouge que de quelques microns», rassure le spécialiste qui mesure pêle-mêle les forces exercées sur le granite, repère les microfissures qui se créent en profondeur ou encore la vélocité des ondes sismiques qu’il a occasionnées.

Ce genre d’instruments aide ses collègues spécialistes des modélisations, qui peuvent ainsi vérifier leurs prédictions en les soumettant au couperet de l’expérimentation. Mais Brian Kilgore est le premier à reconnaître les limites de son cube. «Les données que je collecte sont différentes de celles mesurées in situ. Ici, on les mesure en contrôlant tous les paramètres, les détecteurs sont idéalement placés, alors qu’un véritable sismomètre, placé loin de l’origine du séisme, capte des ondes qui ont voyagé à travers des roches et des matériaux différents, souvent sur des kilomètres. C’est quelque chose qu’il faut garder à l’esprit.»

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