Activités opérationnelles

Analyse de la sismicité

La détection et l’analyse des évènements sismiques sont réalisées en utilisant les données en temps-réel des stations sismologiques d’Epos-France, mais aussi de celles des réseaux des pays voisins (Allemagne, Royaume-Uni, Belgique, Espagne, Italie, Luxembourg et Suisse). Les formes d’ondes (sismogrammes) enregistrées par les instruments des stations Epos-France sont diffusées par le centre de données sismologiques d’Epos-France, et par le portail européen EIDA. Le BCSF-Rénass utilise également des données de réseaux sismologiques déployés temporairement afin de détecter une recrudescence d’activité sismique (répliques après un séisme important, essaims sismiques, etc.) ou à des fins de recherche comme AlpArray (réseau sismique AlpArray, Hetényi et al., 2018) ou ceux de projets de sismologie citoyenne employant des stations de type RaspberryShake (Schlupp, Chavot, et al., 2019).

Pour tout événement sismique détecté, le BCSF-Rénass calcule des localisations préliminaires rapides (localisations automatiques et non validées) et les diffuse sur le site web. Elles sont reprises aux heures ouvrables par un analyste sismologue (localisations manuelles et validées, discrimination séismes naturels et anthropiques).

Depuis 2012, l’analyse de la sismicité est réalisée à l’aide du logiciel SeisComP avec le programme de localisation de séismes LocSAT (Bratt et Nagy, 1991). Pour la localisation, en fonction de la zone géographique concernée, plusieurs de modèles de vitesse sont utilisés : un modèle moyen pour la France hexagonale (Haslach, Rothé et Peterschmitt, 1950), et des modèles spécifiques pour les Pyrénées (Pauchet et al., 1999), les Alpes (Thouvenot et al., 2003), et le Massif Central (Mazabraud et al., 2005), etc.

Le service détecte aussi, en plus des séismes naturels, tout événement qui génère des ondes sismiques. Par conséquent, une des étapes importantes de l’analyse des enregistrements consiste à différencier, ou discriminer, les signaux des séismes naturels de ceux des événements anthropiques ou d’autres événements naturels (glissement de terrain, chutes de bloc, etc.). Les événements non naturels détectés sont liés principalement aux activités des carrières, mais aussi aux explosions de déminage en mer ou aux événements induits par l’exploitation du sous-sol. Ils sont étiquetés en fonction de leur origine identifiée ou supposée. La discrimination est basée sur l’expérience des analystes sismologues (présence d’ondes de surface de basse fréquence, rapport d’amplitude des ondes P sur les ondes S, très faibles profondeurs), mais s’appuie également sur des algorithmes de “deep learning” et sur des informations complémentaires disponibles comme la proximité d’une carrière ou la communication des autorités maritimes (opération de déminage). Pour les événements induits, la discrimination est actuellement effectuée à partir de critères objectifs tels que la proximité d’un site d’exploitation du sous-sol, d’informations sur des opérations industrielles en cours, ainsi que la connaissance de la géologie locale (failles) et de la sismicité passée de la région (Davis et Frohlich, 1993).

Plusieurs observatoires régionaux (OMP-Toulouse, OSUG-Grenoble, OCA-Nice, et OSUNA-Nantes) contribuent, de façon plus ou moins régulière, aux activités de suivi de la sismicité en France hexagonale du BCSF-Rénass. Concernant les territoires ultramarins, le BCSF-Rénass intègre les localisations des séismes effectuées par l’IPGP-OVS et le Révosima.

Le BCSF-Rénass localise plusieurs milliers d’événements par an en France hexagonale et dans les zones frontalières (dont une partie significative sont des tirs de carrières). L’augmentation depuis 2016 du nombre de stations Epos-France a conduit à abaisser le seuil de détection en magnitude des événements.

Evolution annuelle du nombre d'événements localisés par le BCSF-Rénass entre 1980 et 2024. Depuis 2012, les événements sont différenciés selon leur origine : séismes naturels (bleu), tirs de carrières (rouge), explosions (jaune), glissements de terrain (vert) et séismes induits (rose). La courbe noire représente le nombre de stations ayant contribué aux localisations (présentes dans les bulletins), la courbe verte, le nombre de stations Epos-France incluant les réseaux FR, RA, RD, FO et G.

Evolution de la densité des magnitudes locales des séismes entre 1980 et 2024.

Analyse macrosismique

Afin d’évaluer la sévérité de la secousse au sol (intensité EMS-98) en cas de séismes largement ressentis en France, le BCSF-Rénass collecte des données macrosismiques (effets sur les personnes, objets, mobiliers et constructions). Ces données sont traduites en termes d’intensité macrosismique de la secousse au sol (sévérité de la secousse sur l’échelle EMS-98 de I à XII) à l’échelle communale.

Cette collecte est réalisée auprès des citoyens par l’intermédiaire de formulaires d’enquêtes via le site internet dès l’occurrence d’un séisme et permet une estimation automatique, rapide et préliminaire de l’intensité EMS-98 à chaque commune. Toute personne ayant ressenti les effets liés au séisme peut remplir un formulaire d’enquête. Les personnes se situant dans la zone affectée par le séisme n’ayant pas ressenti d’effets particuliers sont également invitées à le remplir.

En cas de séismes de magnitude supérieure à 3,7, une enquête est menée auprès des autorités locales (mairies, gendarmeries, pompiers) via les préfectures des départements affectés par le séisme par une interface web dédiée. En cas de dommages significatifs aux bâtiments, le BCSF-Rénass intervient sur le terrain dans les communes touchées en mobilisant le Groupe d’intervention macrosismique (GIM), afin d’évaluer précisément les intensités EMS-98 à partir de l’importance des dégâts selon la vulnérabilité sismique des bâtiments. Ce groupe, piloté par le BCSF-Rénass, est composé d’une soixantaine d’experts formés et issus de différents organismes impliqués dans les études sismologiques (principalement d’Epos-France). Des équipes sont opérationnelles en France hexagonale et aux Antilles françaises.

Les données de base pour les estimations d’intensité EMS-98 validées et définitives sont les données recueillies auprès des autorités, car elles permettent d’avoir un bilan statistique à l’échelle de la commune. Les témoignages individuels, quant à eux, sont intégrés dans l’estimation lorsqu’ils sont suffisamment nombreux pour être représentatifs de la commune. Si des données ont été collectées par le GIM (observations in situ par des experts), elles prévalent sur les autres sources lors de l’estimation de l’intensité.

Ces enquêtes macrosismiques permettent également d’acquérir une meilleure connaissance des variations spatiales des secousses sismiques (effets locaux, décroissance avec la distance), de calibrer les séismes historiques (estimer une magnitude aux événements passés), etc. C’est aussi un outil d’aide à la décision important pour les élus, les ingénieurs en génie civil pour les constructions parasismiques, le calcul de l’aléa sismique, les normes parasismiques, etc.

Des collaborations scientifiques avec les observatoires sismologiques européens sont mises en place en cas de séisme dans les zones frontalières, notamment pour l’intervention du GIM.

Le BCSF-Rénass est l’instance chargée de produire les rapports scientifiques sur lesquels s’appuie la DGSCGC (Direction générale de la sécurité civile et de la gestion des crises) pour le traitement des demandes de reconnaissance de l’état de catastrophe naturelle des communes (Cellule interministérielle de catastrophe naturelle).

Production de ShakeMaps

Le BCSF-Rénass produit des “ShakeMap” - cartographie des niveaux de secousse au sol - pour des séismes largement ressentis, avec le programme ShakeMap développé par l’USGS. La secousse au sol peut être représentée par différentes unités : intensité (EMS-98), PGA (pic d’accélération du sol), PGV (pic de vitesse du sol), PSA (accélération pseudo-spectrale ).

Cette cartographie est réalisée à partir d’une modélisation numérique utilisant :

• les caractéristiques de l’événement (localisation, profondeur, magnitude) ;
• les modèles de propagation et d’atténuation des ondes dans le sol avec la distance ;
• les effets de site (effets d’amplification liés aux conditions locales) ;
• les mesures instrumentales provenant des réseaux sismologiques (Epos-France, ainsi que les observatoires sismologiques des pays voisins ;
• les intensités communales déduites des données macrosismiques disponibles (intensités EMS-98).

Les données instrumentales et macrosismiques sont complémentaires. Les données instrumentales sont disponibles en temps réel pour les stations permanentes, environ 400 à l’échelle de la France hexagonale, dont une partie est installée dans les zones urbaines, cibles principales de l’aléa et du risque sismique. Les données macrosismiques issues des témoignages des citoyens, quant à elles, arrivent étalées dans le temps augmentant dans les minutes, les heures et les jours qui suivent le séisme, mais sont disponibles dans les 35000 communes françaises. Ainsi, les intensités préliminaires qui en découlent sont en général les seules données rapidement disponibles dans les 15 à 20 premiers kilomètres autour de l’épicentre (sauf en cas de dégâts significatifs).

La ShakeMap diffusée sur le site est ainsi mise à jour régulièrement, intégrant les dernières données instrumentales et macrosismiques. Une version consolidée, à partir des témoignages des citoyens, est disponible généralement une semaine après le séisme. La ShakeMap de référence est calculée après que l’ensemble des données ait été vérifié et validé, notamment la localisation consolidée du séisme, l’ajout d’autres mesures instrumentales ainsi que les intensités macrosismiques définitives issues des enquêtes auprès des autorités et estimées par le GIM le cas échéant. Cette ShakeMap de référence est diffusée plus tardivement et pour les séismes les plus forts.

ShakeMap de référence du séisme de La Laigne du 16 juin 2023.