À quel point les cartes d’aléa sismique sont-elles performantes ?
Des chercheurs de l’Observatoire, en collaboration avec la Northwestern University (Etats-Unis), viennent de publier une nouvelle étude sur l’efficacité théorique des cartes d’aléa sismique dans la revue « Scientific Reports ». Cette étude illustre la difficulté de vérifier la qualité de ces cartes, particulièrement dans les zones stables où les tremblements de terre sont rares.
Qu’est-ce qu’une carte d’aléa sismique ?
Les cartes d’aléa sismique « prédisent » le niveau des mouvements du sol qui ne devraient être dépassés qu’avec une faible probabilité durant la vie de la construction considérée (pour une habitation classique, on considère 10% de probabilité de dépassement de l’accélération indiquée sur la carte d’aléa en 50 ans). Ces cartes sont fournies par les sismologues depuis 50 ans en vue d’établir des codes de construction parasismique.
Les limitations des prédictions des cartes d’aléa sismique
Récemment, de grands tremblements de Terre ont causé des mouvements du sol plus forts que prévus par les cartes d’aléa sismique (p.ex., Haïti en 2010, Tohoku en 2011), ce qui a suscité des débats sur la performance de ces cartes. Certains sismologues pensent que la méthode utilisée est incorrecte ; d’autres sont d’avis que les cartes sont biaisées par des paramètres incorrects, alors qu’une troisième opinion considère que ces séismes sont des événements très peu probables qui ne contredisent pas les cartes.
Contrairement aux prévisions météorologiques, il est bien plus ardu d’évaluer les performances des cartes d’aléa sismique. C’est une conséquence de la rareté des séismes. Afin de tester ces différentes hypothèses, des chercheurs de l’ORB, en collaboration avec la Northwestern University, ont réalisé des simulations.
De très grandes variabilités entre les simulations
Dans cette étude, des mouvements du sol simulés sont comparés aux cartes d’aléa générées avec les mêmes modèles d’activité sismique. La moyenne des simulations est en bon accord avec les attentes (c.-à-d., la probabilité donnée par la carte d’aléa), ce qui suggère que la méthode probabiliste est consistante en elle-même. Cependant, la variabilité observée entre les différentes simulations est importante, ce qui limite la possibilité de savoir si les désaccords entre une carte d’aléa et les mouvements du sol observés sont accidentels ou causés par une carte biaisée. C’est d’autant plus vrai en zones continentales stables caractérisées par une faible activité sismique (p.ex. Europe du nord-ouest) qu’en zones plus actives telles les limites de plaques (Californie, Japon, …). Il en résulte qu’il est très difficile de vérifier les cartes d’aléa en zones stables vu notre connaissance limitée de l’activité sismique, tandis que cela reste possible en limites de plaques, où les séismes sont bien plus fréquents. Ainsi, le débat sur l’utilité des cartes d’aléa n’est pas prêt de s’arrêter !
Comparaison d’une carte d’aléa (10% de probabilité de dépasser une accélération du sol donnée en 50 ans, à gauche) avec une carte (à droite) montrant la simulation des mouvements du sol sur une période de 50 ans. Les deux cartes sont représentatives d’une région hypothétique avec une sismicité uniforme semblable à celle observée en limite de plaques. En moyenne, les mouvements du sol simulés dépassent celui de la carte d’aléa sur 10% du territoire considéré, mais ce pourcentage varie considérablement entre différentes simulations.
Référence:
Vanneste, K. et al., “Insights into earthquake hazard map performance from shaking history simulations”, Scientific Reports, volume 8, Article number: 1855 (2018), en ligne. doi:10.1038/s41598-018-20214-6. https://www.nature.com/articles/s41598-018-20214-6