Recalcul de la magnitude communiquée par IGN

Introduction

Depuis l'apparition de nombreux séismes sur El Hierro, des questions sont posées dans certains médias (et par certains auteurs de blog) sur la qualité des informations communiquées par les différentes instances officielles. Il est compréhensible que les autorités cherchent à éviter des mouvements de panique ou des rumeurs, mais ceci implique une politique de communication bien construite et ne laissant pas la place à l'improvisation.

Etant donnée la diversité des connaissances du public en général, la pertinence de divulguer des données brutes n'est pas évidente. Néanmoins, pour les chercheurs indépendants ou même les simples amateurs curieux, l'accès à ces données est fondamental. La méthode scientifique repose sur la divulgation des travaux réalisés et des données utilisées (en vue de communiquer les nouvelles théories et les résultats mais aussi de permettre des vérifications indépendantes).

Cas d'El Hierro

Les sismogrammes et spectrogrammes disponibles sur le site de l'IGN ne sont utilisables que qualitativement. En effet,

• Il n'y a aucune mention de la procédure utilisée pour les obtenir et, en particulier, les filtres (en fréquence) appliqués;

• Pour les sismogrammes, il n'est pas fait mention de l'unité de mesure, il n'est donc pas possible de savoir si le graphe correspond à l'affichage d'un enregistrement brut (en général, la vitesse de déplacement du sol) ou bien le déplacement réel (calculé par intégration de la vitesse de déplacement).

• En ce qui concerne les spectrogrammes, le même problème se pose (moins cependant).

Par comparaison, l'USGS indique cette information. Si l'on consulte par exemple http://earthquake.usgs.gov/monitoring/helicorders/nca/51/latest/, on voit sous le titre une indication pour l'unité:

On a bien la mesure d'une vitesse (en centimètre par seconde).

Heureusement, l'IGN met à disposition les bulletins d'information au format IMS. Ces bulletins ont pour origine la nécessité de la surveillance des ondes sismiques liées à la détection des tests nucléaires, dans le cadre du "Traité d'interdiction complète des essais nucléaires" et leur utilisation dans le cadre scientifique en est une conséquence indirecte, mais fort importante.

Une des entités qui font partie des entités mises en place par ce système est l'International Monitoring System (IMS), et cet organisme a défini le contenu des bulletins qui sont communiqués lors de la détection des ondes sismiques.

Dans le cas des séismes sur El Hierro, la seule source d'information pour une analyse sérieuse dans ce cadre est donc la mise à disposition par l'IGN des bulletins au format IMS.

Utilisation des bulletins IMS

Il sort du cadre de cet article de décrire le format complet d'un bulletin IMS, et il suffit de noter que les informations suivantes sont disponibles:

• La profondeur de l'épicentre (en kilomètres);
• La distance entre une station et l'épicentre (en degrés)
• L'amplitude de l'onde envisagée (en nanomètres)
• La période de l'onde envisagée (en secondes),
• La magnitude locale calculée par l'IGN

L'IGN calcule la magnitude locale sur base d'une formule qui lui est propre:

mbLg(L) = log (A/T) + 1.17 log R + 0.0012R + 0.67

Avec:

• A: amplitude (en microns)
• T: période (en seconde)
• R: distance à l'hypocentre (en kilomètres)

Point important: tout ce qui va suivre part évidemment de l'hypothèse que les informations qui se trouvent dans ces bulletins sont correctes. Pouvons-nous recalculer ces magnitudes? La réponse est oui. Prenons par exemple l'évènement 1165013:

Station	Distance (degré)	Amplitude (nm)	Période (s)	MbLg(IGN)	MbLg Calc.	Delta (IGN-Calc.)
CTAN	0.06	15.4	0.06	-	1.3
CTAB	0.07	85.8	0.08	2.0	2.0	0.0
CCUM	0.08	14.0	0.22	-	0.8
CJUL	0.09	132.6	0.18	-	1.9
CMCL	0.11	21.9	0.16	-	1.2
CHIE	0.14	3.1	0.16	0.4	0.4	0.0
CTIG	0.14	3.2	0.28	0.2	0.2	0.0

Table 1: Paramètres et calcul pour 1165013

De manière surprenante, l'IGN ne calcule pas la magnitude pour toutes les stations, même si les données sont disponibles. Dans le tableau ci-dessus, seulement 3 valeurs sont calculées (pour les stations CTAB, CHIE et CTIG). On peut faire immédiatement d'autres observations:

• Nous pouvons voir que les magnitudes recalculées correspondent à celles calculées par l'IGN. La procédure utilisée semble donc en bon accord avec celle de l'IGN.
• La période est toujours un multiple de deux. Il est donc probable que la période soit le résultat d'un calcul.
• La dispersion des valeurs calculées pour la magnitude est importante (de 0,2 à 2).

Visualisons la magnitude en fonction de la distance à l'hypocentre.

Fig 1. Variation de la magnitude en fonction de la distance.

Nous constatons que:

• Plus la distance est grande, moins la magnitude calculée est importante
• Le coefficient de corrélation R² est intermédiaire (il peut varier entre 0 et 1 et ici il vaut environ 0.5), ce qui indique un mauvais alignement avec une droite (si les points sont parfaitement alignés, il vaut 1). Attention: ce coefficient n'est pas lié à la valeur R utilisée dans le calcul de la magnitude, c'est juste le même symbole.

Le premier point est surprenant: bien qu'il soit connu que l'effet des séismes s'estompe avec la distance (atténuation), la formule utilisée par l'IGN comporte deux termes (1.17 log R + 0.0012 R) dépendants de la distance et ou pourrait donc s'attendre à ce que l'effet d'atténuation soit pris en compte. Ce point sera analysé plus avant dans un prochain article.

On peut encore faire d'autres analyses. Donc...

A suivre...