18 Juillet 2011

1993 : première carte interférométrique d'un séisme

La première interférométrique d'un séisme a été produite lors du séisme de Landers en Californie.
Image d'un séisme

50 ans de résultats scientifiques

1993 : première carte interférométrique d'un séisme.


Dans son édition du 7 juillet 1993, le quotidien britannique "The Independent" a titré à la Une sur un résultat et des images obtenus au CNES en collaboration avec l'Observatoire Midi-Pyrénées.

Il s'agissait de la carte des déplacements causés par le séisme de Landers (Californie, magnitude 7.2) survenu un an plus tôt, le 28 juin 1992. Le résultat venait d'être publié par le journal scientifique hebdomadaire Nature, dont il avait également fait la couverture.

La technique utilisée consiste à comparer deux images radar d'un même site avant et après un évènement, en utilisant une partie du signal habituellement ignorée dans les traitements d'image classiques : la phase des échos radar.

Cette dernière est spécifique des satellites radar et n'a pas d'équivalent en optique.

Elle n'acquiert une signification géométrique que sous certaines conditions : les deux images radar doivent notamment avoir été prises depuis des points de vue proches, ce qui est heureusement le cas pour les satellites d'observation de la terre qui suivent un "cycle" orbital.

Cette technique de comparaison a été proposée dans les années 1970 pour calculer le relief terrestre avec une précision métrique et a été appelée "interférométrie radar" (INSAR en anglais) alors que l'image de comparaison était appelée "interférogramme".

En 1985, une note technique du CNES a décrit une méthode permettant, par une modélisation fine du contenu d'un interférogramme et l'utilisation d'un modèle numérique du terrain observé, d'obtenir une carte de la déformation subie entre les deux prises de vue, avec une précision pouvant atteindre le millimètre. Cette méthode a été par la suite appelée "Interférométrie différentielle" (ou D-INSAR en anglais).

La disponibilité des données du satellite ERS1 de l'ESA a prouvé de façon spectaculaire sur le tremblement de terre de Landers, 8 ans après la note technique, la puissance de la méthode en comparant des données séparées par plusieurs mois.

Le CNES a poursuivi une activité de démonstration des capacités de cette technique dans les années qui ont suivi, notamment sur des volcans, des glissements de terrain, la subsidence liée aux pompages, la dérive des continents, etc. en utilisant les différents satellites radar disponibles. Les limites de la technique, en particulier l'effet des artefacts atmosphériques, ont également été illustrés.

Cette activité s'est accompagnée d'un effort de formation au logiciel d'interférométrie créé au CNES et appelé DIAPASON, qui a fait l'objet de plusieurs licences et d'une industrialisation toujours active aujourd'hui.

La technique de cartographie des déplacements par radar est maintenant couramment utilisée par les géophysiciens et presque tous les séismes sur terre, dans les quinze dernières années, ont pu faire l'objet d'une telle analyse.

Cette méthode de traitement en complément des mesures de positionnement GPS a révolutionné la mesure du déplacement permanent induit par des séismes jusqu'à alors limitée au composant transitoire mesuré par sismomètre. La possibilité de mesurer ces déplacements tous les six jours avec les satellites Sentinel 1 à partir de 2013 ouvre de nouvelles perspectives pour le suivi et la compréhension du cycle sismique et les aléas géologiques en général.

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