11 Mars 2013

GOCE un sismomètre autour de la Terre

La plupart des gens pensent que les sismomètres sont des instruments au sol, mais aujourd’hui les tremblements de terre peuvent également être détectés par satellites.

Des chercheurs de l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP-OMP, UPS, CNRS) en collaboration avec le CNES, l'IPGP et l'Université de Delft, l’ont démontré en utilisant les données de la mission GOCE (Gravity and Ocean Circulation Explorer) de l'Agence Spatiale Européenne (ESA).

Les ondes sous GOCE
Propagation des ondes sismiques à la surface de la Terre sous l'orbite de GOCE modifié à partir ESA-AOES Medialab (2008)

Le satellite GOCE, qualifié de « premier sismomètre en orbite autour de la Terre », a été capable de détecter les ondes acoustiques à très basses fréquences générées dans l'atmosphère par le tremblement de Terre dévastateur de Tohoku au Japon (11 Mars 2011).

En effet, les vibrations du sol au cours d'un tremblement de terre produisent des ondes acoustiques qui se propagent verticalement dans l'atmosphère.

En utilisant les mesures très précises de l'accélération verticale du satellite GOCE, qui tourne autour de la Terre à environ 270 kilomètres d'altitude, et en déduisant les variations de la densité atmosphérique rencontrées par le satellite, les scientifiques ont pu effectuer la première mesure « in situ » des infrasons post-sismiques.

Ces mesures ont été acquises à la fois lorsque le satellite croise le front d'onde au dessus du Pacifique et lorsqu'il le double, une demi-heure plus tard, au-dessus de l'Europe. Les ondes sismiques atmosphériques ont pu être distinguées des ondes de gravité atmosphériques car le rapport entre l'accélération verticale du satellite et la perturbation de la densité de l'air est plus élevé pour ces ondes que pour les ondes de gravité habituellement générées par la dynamique de l'atmosphère.

Afin de confronter leur modèle aux données recueillies, les chercheurs ont également modélisé les ondes atmosphériques générées par le tremblement de terre de Tohoku. La comparaison de ces modélisations avec les temps de propagation, amplitude et forme des ondes observées par GOCE montre un bon accord. De plus, les différences de temps d'arrivée entre modèles et observations sont attribuées aux variations latérales des vitesses des ondes sismiques, à la fois dans la Terre solide et dans l'atmosphère.

Les auteurs estiment que ce nouveau type d'observation satellitaire présente un fort potentiel pour l'étude des ondes atmosphériques générées par l'activité tectonique, et des synergies avec l'étude de la dynamique de la haute atmosphère.

Article initialement paru sur le site de l'IRAP.

Références de l'article

GOCE: the first seismometer in orbit around the Earth, Raphael F. Garcia1,2, Sean Bruinsma3, Philippe Lognonné4, Eelco Doornbos5, Florian Cachoux1,6, Geophysical Research Letters, 2013. 

1 Université de Toulouse; UPS-OMP; IRAP, Toulouse, France
2 CNRS; IRAP, Toulouse, France
3 CNES, Dept. of Terrestrial and Planetary Geodesy, Toulouse, France
4 Equipe Géophysique Spatiale et Planétaire, Institut de Physique du Globe, Sorbonne Paris Cité, Univ Paris Diderot, UMR 7154 CNRS, Saint Maur des Fossés, France
5 Faculty of Aerospace Engineering, TU Delft, Delft, Netherlands
6 EOST, Strasbourg, France

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