La pandémie de COVID-19 entraîne une réduction du bruit sismique sans précédent
Une nouvelle recherche publiée dans la revue Science montre que les mesures de confinement prises au printemps 2020 pour contenir la propagation du COVID-19 ont permis de réduire jusqu’à 50 % le bruit sismique dans les zones urbaines du monde entier.
Le bruit sismique est mesuré par des sismomètres. Ce sont des instruments scientifiques sensibles qui enregistrent les vibrations – mieux connues sous le nom d’ondes sismiques – qui se déplacent dans le sol. Traditionnellement, la sismologie se concentre sur la mesure des ondes sismiques créées par les tremblements de terre. Dans les zones urbaines, cependant, les ondes sismiques sont fortement « polluées » par les vibrations à haute fréquence (le « buzz ») provoquées par l’homme à la surface. Par ses déplacements, sa circulation quotidienne, ses activités industrielles lourdes et ses travaux de construction, l’homme crée des signaux sismiques uniques dans le sous-sol. Le bourdonnement est plus fort le jour que la nuit et plus faible le week-end que la semaine.
L’année du silence
En comparant le bruit sismique pendant le confinement avec les données recueillies pendant les mois ou les années précédentes par plus de 300 stations sismiques dans le monde, l’étude montre qu’en 2020, une « vague » de réduction du bruit peut être suivie et visualisée dans de nombreux pays, d’abord en Chine, puis en Italie, et enfin dans le reste du monde. La réduction du bruit est le résultat de mesures de distanciation physiques/sociales, de la réduction de l’activité économique et industrielle, du déclin du tourisme et des restrictions de voyage. Cette période de réduction du bruit sismique en 2020 est la plus longue et la plus importante période au cours de laquelle une réduction aussi forte du bruit sismique anthropique a été mesurée dans le monde entier.
En 2020, le nombre de tremblements de terre ne diminue pas, mais la diminution du « buzz » anthropique est sans précédent. La plus forte réduction du bruit sismique a été constatée dans les zones urbaines. Des capteurs sismiques installés en profondeur dans des forages montrent également que l’influence du confinement a pu être identifiée jusqu’à des centaines de mètres de profondeur. La réduction du bruit a été mesurée non seulement dans les zones densément peuplées, mais également dans des régions plus éloignées d’Afrique.
L’étude a permis de constater une forte similitude entre la réduction du bruit et les données sur la mobilité provenant des applications sur les téléphones portables et rendues publiques par Google et Apple. Cette similitude montre que les données sismiques publiques peuvent être utilisées pour suivre les activités humaines en temps quasi réel. De cette façon, les effets du confinement peuvent être mieux compris. Ceci sans avoir en prenant en compte les règles de respect de la vie privée.
Les effets environnementaux des confinements mondiaux sont importants et variés, tels que la réduction des émissions de substances nocives dans l’atmosphère et la diminution de la circulation et de la pollution sonore pour les hommes et les animaux. La période de confinement est également appelée « anthropause ». Cette nouvelle étude de la revue Science est la première à découvrir une atténuation quasi simultanée du bruit sismique dans le monde entier et à décrire l’impact de l’anthropause sur la Terre à l’échelle planétaire.
Initiative belge
Cette étude a été réalisée parce que le Dr Thomas Lecocq, sismologue à l’Observatoire royal de Belgique, a décidé de partager publiquement sa méthode de visualisation du bruit avec des sismologues du monde entier. Il s’agissait du moyen le plus rapide d’analyser des données sismologiques globales, ce qui a donné lieu à une collaboration unique entre les 76 auteurs, issus de 66 instituts de recherche dans 27 pays. Les principaux auteurs de l’étude travaillent en Belgique, au Royaume-Uni, en Nouvelle-Zélande et au Mexique.
Il existe des milliers de sismomètres en service dans le monde entier qui servent à étudier la terre. Il s’agissait d’un travail commun pour télécharger, traiter et analyser les nombreux téraoctets de données disponibles. Les données utilisées proviennent à la fois de réseaux sismiques de haute qualité et de capteurs sismiques installés par des particuliers et des écoles dont les données sont partagées avec la communauté sismologique mondiale.
Les sismologues Thomas Lecocq et Koen Van Noten de l’Observatoire royal de Belgique ont dirigé cette étude. Les données de la station sismique UCCS d’Uccle sont à l’origine de l’étude. Ils ont également veillé à ce que les données du sismomètre du réseau sismique belge soient incluses dans l’étude. Benoît Fauville, de Bruxelles Environnement, a apporté sa contribution en fournissant des données sonores provenant de microphones installés à Bruxelles. La diminution du bruit audible pendant le confinement (= une ville plus calme) correspond particulièrement bien à la diminution du bruit sismique.
Importance de l’étude
La période de réduction du bruit sismique en 2020 permettra-t-elle d’enregistrer de nouveaux types d’ondes sismiques ? L’étude a fourni les premières preuves que les signaux sismiques cachés dans les zones urbaines pendant la journée étaient beaucoup plus clairement visibles par les instruments sismiques pendant le confinement. Les auteurs de l’étude espèrent que leurs travaux conduiront à d’autres recherches sur l’impact du confinement sur les signaux sismiques. Trouver les signaux précédemment cachés, par exemple des tremblements de terre et des signaux volcaniques, et identifier le « buzz » humain sera un objectif important.
Avec l’urbanisation et la population croissantes dans le monde entier, de plus en plus de personnes vont vivre dans des zones géologiquement dangereuses. Il devient donc plus important que jamais de caractériser les bruits sismiques anthropiques afin que les sismologues puissent mieux écouter la terre et mesurer les mouvements du sol, en particulier dans les villes.
Référence:
T. Lecocq et al., Global quieting of high-frequency seismic noise due to COVID-19 pandemic lockdown measures. Science (2020). https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.abd2438
Coordonnées
Contact général et auteur principal de l’étude (disponible pour la presse anglophone et francophone) : Thomas Lecocq ((thomas.lecocq AT seismology.be). Observatoire royal de Belgique.
Contact pour la presse néerlandophone: Koen Van Noten ((koen.vanoten@seismology.be). Observatoire royal de Belgique.
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Figures et animations: voir dans le lien de l’article de Science
- Figure 1 – aperçu de toutes les stations sismiques mondiales analysées dans l’étude.
- Figure 2 – réduction globale du bruit sismique pendant le verrouillage sur des stations sismiques sélectionnées.
- Animation – télécharger ici – animation de la réduction globale du bruit sismique.
Affiliations des principaux auteurs :
- Sismologie-Gravimétrie, Observatoire royal de Belgique, Avenue Circulaire 3, 1180 Bruxelles, Belgique
- Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London, London, UK
- Department of Physics, University of Auckland, Nouvelle-Zélande
- Department of Earth Sciences, Royal Holloway University of London, Egham, UK
- Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla, Querétaro, Mexico
Aperçu complet de tous les instituts des co-auteurs
Principaux auteurs:
Observatoire royal de Belgique, Belgique.
Imperial College London, UK.
University of Auckland, New-Zealand.
Royal Holloway University of London, UK.
Universidad Nacional Autónoma, Mexico.
Co-auteurs:
Swiss Seismological Service, Switzerland.
University of Helsinki, Finland.
U.S. Geological Survey, US.
Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Austria.
Universidad de Costa Rica, Costa Rica.
Royal Netherlands Meteorological Institute, Netherlands.
Boğaziçi University, Turkey.
GFZ Research Centre for Geosciences, Germany.
Università Degli Studi di Catania, Italy.
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Italy.
University of Cologne, Germany.
Univ. Savoie Mont Blanc, France.
Volcanological & Seismological Observatory of Costa Rica.
University of Aberdeen, UK.
Dublin Institute for Advanced Studies, Ireland.
Delft University of Technology, Netherlands.
CSIC, Spain.
BGR, Germany.
National Observatory of Athens, Greece.
Brussels Environment, Belgium.
Observatorio San Calixto, Bolivia.
Seismotech S.A., Greece.
Hellenic Mediterranean University, Greece.
Norges Geotekniske Institutt, Norway.
University of Alaska Fairbanks, US.
National Institute for Earth Physics, Romania.
Université de Strasbourg, France.
University of Lausanne, Switzerland.
University of Bristol, UK.
Instituto Geofisico del Peru.
Princeton University, US.
University of Tehran, Iran.
Boston College, US.
California Institute of Technology, US.
Stanford University, US.
SETI Institute, US.
University of British Columbia, Canada.
Ludwig-Maximilians-Universität München, Germany.
Australian National University, Australia.
McGill University, Canada.
GEOTOP Research Centre, Canada.
Raspberry Shake, Panama.
University of Maine, US.
University of California Riverside, US.
Universidad de Chile.
European Center for Geodynamics & Seismology, Luxembourg.
Raytheon BBN Technologies, US.
Université de Paris, France.
Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise, France.
Victoria University of Wellington, New Zealand.
University of Patras, Greece.
University of Bergen, Norway.
University of California Berkeley, US.
Institut d’Estudis Catalans (LEGEF-IEC), Spain.
University of Michigan, US.
Truro School, UK.
IPG Strasbourg, France.
University of Oxford, UK.
University of California, US.