The Earth trembles under the effects of global warming

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Depuis la fin des années 1980, les stations sismiques modernes du monde entier prennent le pouls de la planète. Selon une étude menée par l’université du Colorado, le bruit sourd et régulier des vagues de l’océan, autrefois considéré comme un bruit de fond par les sismologues, s’est intensifié depuis la fin du XXe siècle, reflétant des mers de plus en plus agitées et une houle océanique de plus en plus forte à mesure que le climat se réchauffe. Le plancher océanique des régions côtières subit la poussée et la traction constantes de ces vagues, et ces variations de pression génèrent des ondes sismiques de plus en plus intenses.   

 Lorsque les vagues océaniques montent et descendent, elles exercent des forces sur le fond marin et génèrent des ondes sismiques. Ces ondes sismiques sont si puissantes et si répandues qu’elles se manifestent par un bruit régulier sur les sismographes, les mêmes instruments que ceux utilisés pour surveiller et étudier les tremblements de terre. L’étude, publiée dans Nature Communications, examine les données de 52 stations sismiques enregistrant les mouvements de la Terre une fois par seconde pendant plus de 35 ans. Ces données, qui s’étendent sur plusieurs décennies, confirment les résultats de recherches indépendantes sur le climat et les océans, qui suggèrent que non seulement les tempêtes s’intensifient à mesure que le climat se réchauffe, mais aussi qu’elles font trembler la Terre. 

« La sismologie peut fournir des mesures stables et quantitatives de ce qui se passe avec les vagues océaniques mondiales et complète les études utilisant des méthodes satellitaires, océanographiques et autres », observe l’auteur principal Rick Aster, professeur de géophysique et directeur du département des géosciences de l’université du Colorado. « Le signal sismique est à la fois cohérent avec d’autres études et présente le type de caractéristiques que l’on peut attendre d’un changement climatique anthropique.

Aster et ses coauteurs de l’U.S. Geological Survey et de l’université de Harvard ont étudié le microséisme primaire, un signal sismique créé par de grandes vagues à longue période qui déferlent sur les zones peu profondes de l’océan mondial. Le plancher océanique des régions côtières subit la poussée et la traction constantes de ces vagues, et ces variations de pression génèrent des ondes sismiques qui sont captées par les sismographes.

Le rapport entre la sismologie et les vagues océaniques

Les réseaux sismographiques mondiaux sont surtout connus pour surveiller et étudier les tremblements de terre et pour permettre aux scientifiques de créer des images des profondeurs de la planète. Ces instruments très sensibles enregistrent en permanence une grande variété de phénomènes sismiques naturels et anthropiques, notamment les mouvements glaciaires, les glissements de terrain, les éruptions volcaniques, l’arrivée de gros météores et le bruit des villes. Les ondes sismiques produites par diverses forces à la surface ou à l’intérieur de la Terre peuvent être identifiées à de grandes distances, parfois même à l’autre bout du monde.

Ils captent également les signaux sismiques persistants provenant du vent, de l’eau et de l’activité humaine. Par exemple, les réseaux sismographiques ont observé l’apaisement global des bruits sismiques d’origine humaine lorsque des mesures de confinement ont été instituées dans le monde entier pendant la pandémie de coronavirus.

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Cependant, le signal sismique de fond le plus répandu à l’échelle mondiale est le bruit incessant créé par les vagues océaniques provoquées par les tempêtes, que l’on appelle le microséisme mondial.

Deux types de signaux sismiques

Les vagues océaniques génèrent des signaux microsismiques de deux manières différentes. Le plus énergique des deux, connu sous le nom de microséisme secondaire, bat à une période comprise entre 8 et 14 secondes environ. Lorsque des séries d’ondes traversent les océans dans différentes directions, elles interfèrent les unes avec les autres, créant des variations de pression sur le plancher océanique. Cependant, les ondes interférentes ne sont pas toujours présentes, de sorte qu’en ce sens, il s’agit d’un indicateur imparfait de l’activité globale des vagues océaniques.

Les vagues océaniques génèrent des signaux sismiques globaux d’une autre manière, appelée processus de microséisme primaire. Ces signaux sont causés par les vagues océaniques qui se déplacent et qui poussent et tirent directement sur le plancher océanique.

Comme les mouvements de l’eau dans les vagues diminuent rapidement avec la profondeur, ce phénomène se produit dans les régions où la profondeur de l’eau est inférieure à environ 300 mètres. Le signal principal du microséisme est visible dans les données sismiques sous la forme d’un bourdonnement régulier dont la période est comprise entre 14 et 20 secondes.

Ce que nous apprend le tremblement de la planète

Dans leur étude, les scientifiques ont estimé et analysé l’intensité historique du microséisme primaire depuis la fin des années 1980 sur 52 sites sismographiques du monde entier ayant une longue histoire d’enregistrement continu. Ils ont constaté que 41 (79 %) de ces stations présentaient des augmentations d’énergie très significatives et progressives au fil des décennies.

Les résultats indiquent que la moyenne mondiale de l’énergie des vagues océaniques depuis la fin du XXe siècle a augmenté à un taux médian de 0,27 % par an. Toutefois, depuis 2000, cette augmentation moyenne mondiale du taux a augmenté de 0,35 % par an.

Emplacement des stations sismiques et tendances mondiales depuis la fin des années 1980 (rouge positif, cyan négatif) pour (a) l’amplitude de l’accélération verticale du sol (en milliardièmes de mètre), (b) l’amplitude de l’accélération normalisée par sa médiane historique et (c) l’énergie sismique normalisée par sa médiane historique. Figure fournie par Rick Aster

Les signaux sismiques ont montré que les vagues de l’océan Austral, connu pour ses tempêtes autour de l’Antarctique, étaient, comme on pouvait s’y attendre, les plus intenses de la planète, mais que les vagues de l’Atlantique Nord s’étaient intensifiées le plus rapidement au cours des dernières décennies, reflétant l’intensification des tempêtes entre l’est de l’Amérique du Nord et l’ouest de l’Europe. 

Cette constatation est cohérente avec les recherches récentes qui suggèrent que l’intensité des tempêtes de l’Atlantique Nord et les risques côtiers augmentent. La tempête Ciarán, qui a frappé l’Europe avec des vagues puissantes et des vents de la force d’un ouragan en novembre 2023, est un exemple de record.

Les modèles climatiques pluriannuels tels que El Niño et La Niña, qui influencent la force et la répartition des tempêtes mondiales, peuvent également être observés dans les données, en plus d’une augmentation constante de l’énergie des vagues qui reflète l’augmentation généralisée des températures de l’océan et de l’air à l’échelle mondiale et des tempêtes de plus grande ampleur.  

« Il est clair que nous observons le signal général de l’activité des tempêtes dans le monde entier dans ces enregistrements sismiques à long terme, en plus d’une intensification à long terme, attribuée au réchauffement climatique », a déclaré M. Aster. « Le signal semble faible d’une année à l’autre, mais il est progressif et devient très clair lorsque l’on dispose de plus de 30 ans de données. 

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Un avertissement pour les côtes

Les océans ont absorbé environ 90 % de l’excès de chaleur lié à l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre provenant des activités humaines au cours des dernières décennies. Cet excès d’énergie peut se traduire par des vagues plus dommageables et des tempêtes plus puissantes.

Le professeur Rick Aster explique plus en détail ses recherches dans un article écrit pour The Conversation. Selon lui, ses résultats constituent un autre avertissement pour les communautés côtières, où l’augmentation de la hauteur des vagues océaniques peut frapper les côtes, endommageant les infrastructures et érodant les terres.

Les effets de l’augmentation de l’énergie des vagues sont encore aggravés par l’élévation continue du niveau de la mer alimentée par le changement climatique et par la subsidence. Ils soulignent l’importance d’atténuer le changement climatique et de renforcer la résilience des infrastructures côtières et des stratégies de protection de l’environnement.

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