I – TSUNAMIS.
En nippon, tsu signifie vague et nami port. Un tsunami est donc une vague que les pécheurs ne voient pas en mer mais qui est important et destructrice pour les ports.
A – Au Large .
Le tsunami est une onde dans l’eau ayant une longueur d'onde de 100 à 400 km et une amplitude de l’ordre de 10cm. Sa vitesse de propagation est donnée par la formule :
Dans cette formule h est la profondeur d’eau. Dans le cas du séisme en Indonésie le 26/12 la profondeur était de 3 à 4000m soit une vitesse de propagation entre 600 et 800km/h.
Sur la crête de l’onde, le mouvement de l’eau est vertical, par contre dans le creux le mouvement est un mouvement horizontal de retrait de l’eau qui sert à la création de l "onde positive suivante.
Dans la région de l’Océan Indien concernée par le tremblement de terre, la plaque indo australienne subducte sous la plaque eurasienne et il y a eu une rupture dans la plaque eurasienne. S’il y a 12 plaques tectoniques principales, il existe aussi des microplaques à la jonction de celles ci. Dans le cas présence, il y a eu rupture sur la microplaque birmanie.
Apparition de failles inverses et création de chevauchements. La modification du relief se traduit par la création de zone plus élevées voire émergées et aussi d’effondrements.
Le séisme indonésien a créé une rupture sur 100 km de long, certaines îles ont disparues, certaines cotes ont vu le niveau de la mer " monter ".
B – Près des cotes.
La vitesse diminue avec la profondeur jusqu’à 30 ou 40km/h (ce qui est encore trop rapide pour un homme qui court). Les vagues se resserrent et gagnent en hauteur (énergie cinétique se transforme en énergie potentielle) pour atteindre 10 à 30m de haut voire 50m dans les cas extrêmes.
Le séisme du 26/12 est évalué à une magnitude de 9 c’est à dire la destruction totale des constructions. L’échelle de Richter, limitée à 9, a été ouverte dans les années 80 et le séisme le plus fort enregistré à 9,5 est celui du Chili en 05/1960. L’échelle de Richter est logarithmique par rapport aux amplitudes (voir méthode de calcul en annexe). Par rapport aux énergies mises en jeu, il y a un facteur 30 entre deux magnitudes. L’énergie d’un séisme de magnitude 9 est de l’ordre de 1018J.
Prévision des tsunamis.
75 % des tsunamis se produisent sur le Pacifique, 12 % en Méditerranée et 9 % sur l'océan Indien.
Les tsunamis peuvent être prévus par une estimation rapide de sa magnitude et de sa localisation. Si le séisme est important avec son épicentre en mer dans une zone de grand fond. Le séisme du 26/12 avait été sous estimé à 6,4 par le centre d’Hawaï et localisé dans une zone de grand fond 3000m. Le comportement des animaux qui fuient est certainement lié à la détection des ondes sismiques et non de l’arrivée du tsunami.
Autour du Pacifique, le Chili, les Etats Unis, la Russie et le Japon surveillent constamment les secousses sismiques et centralisent leurs données à Honolulu (Hawaï) au Pacific Tsunami Warning Center qui existe depuis 1948.
Si un séisme important est détecté, une pré-alerte est transmise aux zones concernées en quelques minutes.
L'International Tsunami Warning System regroupe 23 pays. Il dispose de 69 stations sismiques et 65 marégraphes répartis sur les côtes et interrogés à distance par le satellite Geos.
Les tsunamis initiés par des phénomènes volcaniques représentent 5 % des tsunamis répertoriés.
Les principaux tsunamis des 50 dernières années.
1960 : effondrement marin au large du Chili. Destruction d'une partie de la ville de Hilo (Hawaï) à 11000 km puis de 5000 habitations au Japon 6 heures plus tard, à 17000 km de l'épicentre. Il y eut plusieurs centaines de victimes.
1979 : glissement sous-marin en Méditerranée. 6 morts et de nombreux dégâts sur Nice-Antibes.
1994 : séisme de magnitude 5.9 sur l'échelle de Richter. 200 morts à Java.
II – SEISMES.
La lithosphère est soumise à des contraintes sous l'effet des contraintes causées le plus souvent par le mouvement des plaques tectoniques, la lithosphère accumule l'énergie. Lorsqu'en certains endroits, la limite d'élasticité est atteinte, il se produit une ou des ruptures qui se traduisent par des failles. L'énergie brusquement dégagée le long de ces failles causent des séismes (tremblements de terre). Le séisme se traduit par des vibrations, successions de compression et dilatation.
Lorsqu'un séisme est déclenché, un front d'ondes sismiques se propage dans la croûte terrestre. On nomme foyer le lieu dans le plan de faille où se produit réellement le séisme, alors que l'épicentre désigne le point à la surface terrestre à la verticale du foyer.
Il y a 3 types d’ondes différentes :
P (premières) sont des ondes de compression orientées dans le sens de propagation. Elles sont assimilables aux ondes sonores.
S (secondaires) sont des ondes de cisaillement. Ce sont les plus dangereuses vis à vis des destructions.
De surface : ondes de Love et ondes de Raleigh qui ne se propagent qu’en surface. Les ondes L sont des ondes de cisaillement, comme les ondes S, mais qui oscillent dans un plan horizontal. Les ondes R sont assimilables à une vague; les particules du sol se déplacent selon une ellipse, créant une véritable vague qui affecte le sol lors des grands tremblements de terre.
Ondes P (de compression)
Ondes S ( de cisaillement)
Ondes de surface L (de Love)
Ondes de surface R (de Rayleigh)
Sur le sismographe, ces ondes arrivent dans l’ordre suivant : P S L puis R.
La vitesse de propagation des ondes est fonction du milieu et du type d’ondes.
| eau | air | calcaire | argiles | Roches cristallines | |
| Ondes P en m/sec | 1500 | 300 | 3500 - 5000 | 1100 - 2500 | 5000 - 6000 |
| Ondes S en m/sec | 0 | 0 | 2000 - 3000 | 650 - 1500 | 3000 - 3300 |
Ces ondes se propagent dans toute la Terre et il est donc possible de détecter les séismes depuis n ‘importe quel centre de mesure partout à sa surface compte tenu de l’atténuation. Il existe cependant des zones d’ombres qui ne voient pas les séismes cachés par le noyau.
Sur le sismogramme, il est possible d’identifier le type de mécanisme à l’origine du séisme, il y a 3 types possibles :
a) Origine tectonique
- lors de l’étirement de la plaque devant conduire à sa fracturation et à la formation d’un fossé d’effondrement ou rift,
- lors de la création au de l’extension d’une dorsale,
- les failles transformantes sont causes de nombreux séismes.
- la rupture d'une plaque en cours de subduction, par exemple à 200km de profondeur.
b) Origine volcanique.
- lors de l’effondrement de la chambre magmatique (formation de la caldeira).
c) Origine humaine.
- lors de tirs de mines (heures programmées à l'avance avec information des organismes de surveillance)
- éboulements consécutifs à l'activité humaine. Par exemple l'éboulement dans les Grandes Goulets a été vu par les sismographes.
L’ampleur des destructions dépend de la magnitude et des effets de site. Par exemple, le site de Grenoble est favorable aux réflexions qui amplifie l’ampleur des dégâts (plus d’amplitude plus longtemps).
III - Chronologie du 26/12.
0h58min GMT séisme estimé à 6,4 (ultérieurement réévalué à 9 ultérieurement) et localisé 250 km au large NW de Sumatra.
+15 min Hawaï diffuse une alerte au Tsunami.
+30 min arrivée de la première vague à Sumatra (hauteur de 10m).
+60 min Thaïlande, Birmanie et Bengladesh sont atteints par la vague. L'essentiel de la propagation s'est faite d'E en W ce qui correspond à une faille orientée N – S.
+ 2h le Sri Lanka est atteint sur 800km de cotes et quelques minutes après l'Inde, la Malaisie et Singapour.
+ 4h les Maldives sont atteintes, 1200 îlots sont inondés.
+ 4h 20 min première réplique sismique à 5,7 (il y a beaucoup de répliques jusqu'à une magnitude de 6,3 et une de 7,1 à Nicobare. Les répliques rattrapent des déséquilibres créés par le séisme initial.
+ 7h la vague atteint les cotes africaines
+ 9h la vague atteint les îles de La Réunion et Maurice.
Il n'est pas possible de prévoir les séismes mais on peut dire que cette catastrophe avait été précédées d'une longue période de calme dans une zone à forte activité tectonique (limite de plaque en subduction de 1200km de long sans activité significative depuis 1988): les tensions devaient être fortes. Par ailleurs, un séisme de 8,1 a eu lieu le 23/12, il pourrait être cause d'un déséquilibre à l'origine du séisme du 26/12. Malheureusement rares sont les cas où de petits séismes sont des signes précurseurs de séismes plus importants
Les tsunamis peuvent être prévus par une détection et une première rapide du séisme. Si la magnitude est importante et que la localisation est en mer dans une zone de grands fonds, il y a alerte au tsunami.
Annexe:
Calcul de la magnitude d'un séisme.
Pour un séisme proche moins de 800 à 1000km:
C'est une évaluation expérimentale proposée en 1935 par Richter. Elle est déterminée par comparaison des amplitudes mesurés avec un sismographe donné pour le séisme donné et pour un séisme de référence. La magnitude déterminée est locale.
Pour un séisme lointain:
Le paramètre essentiel est l'énergie libérée par le séisme mais cette valeur est inaccessible. Pour quantifier l'importance d'un séisme, il est donc naturel de mesurer l'amplitude A et la période T des ondes sismiques.
La magnitude d'un séisme est définie par la formule:
M = log10 (A/T) + termes correctifs
Les termes correctifs font intervenir la distance de la station au séisme compte tenu de l'atténuation des ondes dans leur propagation. Ils incluent aussi la structure géologique sous la station.
Comme il y a différents types d'ondes, on peut déterminer la magnitude pour chaque type. On définit donc pour les séismes lointains la magnitude sur les ondes P et pour les ondes de surface (c'est généralement cette valeur qui est diffusée par les médias).
L'énergie peut ensuite être calculée à partir de la magnitude
Log10 E = a + b M
Les coefficients a et b sont définis pour chaque type de magnitude.