Imaginez une masse de roches, de terre, de boue et d'arbres de 100 millions de tonnes glissant d'une montagne située à 50 km d'une grande ville et personne ne sachant que cela s'est produit avant plusieurs jours.
C'est ce qui s'est passé après le passage du typhon Morakot à Taïwan en 2009, qui a déversé environ 100 pouces de pluie dans les régions méridionales de l'île en l'espace de 24 heures. Surnommé le glissement de terrain de Xiaolin, du nom du village qu’il a frappé et effacé, l’épaisse moquette de débris qu’il a laissée a étouffé 400 personnes et a obstrué une rivière proche. Bien que seulement une heure de route à l'extérieur de la ville surpeuplée de Tainan, les fonctionnaires n'ont pas été mis au courant du glissement de terrain pendant deux jours.
«Être aussi proche et ne pas savoir qu’une catastrophe s’est produite est tout simplement incroyable», note Colin Stark, géomorphologue à l’Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty (LDEO). Mais à présent, «la sismologie nous permet de rendre compte de tels événements en temps réel». Les recherches publiées la semaine dernière dans Science et Stark et l'auteur principal, Göran Ekström, un sismologue de la LDEO, montrent que les scientifiques armés de données du réseau sismographique global peuvent non seulement identifier Un important glissement de terrain s’est produit, mais peut également révéler la vitesse à laquelle la masse de roulement a voyagé, la durée de son épuisement, son orientation dans le paysage et la quantité de matériau déplacée.
Tout cela peut être fait à distance, sans visiter le glissement de terrain. De plus, cela peut être fait rapidement, en contraste frappant avec les méthodes plus fastidieuses habituellement utilisées pour estimer les caractéristiques d'un glissement de terrain. Dans le passé, les scientifiques devaient attendre que les rapports sur un glissement de terrain leur parviennent, puis, une fois alertés, ils cherchaient des photos et des images satellites de la diapositive. S'ils le pouvaient, ils coordonnaient leurs déplacements dans la langue du glissement de terrain - bien après l'événement - pour estimer la masse de roches perturbées.
Mais la nouvelle méthode aligne la détection et la caractérisation des glissements de terrain sur la manière dont les scientifiques suivent actuellement les séismes de loin. Tout comme les sismomètres tremblent lorsque l’énergie d’un fort séisme frappe leurs emplacements, permettant aux sismologues de déterminer avec précision l’emplacement, la profondeur et la direction de la rupture, ainsi que la quantité d’énergie dégagée pendant le séisme et le type de plaques tectoniques de faille glissant le long de celles-ci. Les sismomètres se déplacent lors d'un glissement de terrain. Ce ne sont pas les tremblements de terre ou les explosions qui caractérisent les sismographes: les signatures sont longues et sinueuses.
Ekström et ses collègues ont passé de nombreuses années à analyser des séries de données sismiques à la recherche de signatures inhabituelles qui ne peuvent pas être attribuées à des tremblements de terre typiques. Auparavant, leurs travaux sur les signatures sismiques dans le Groenland mort tectoniquement classaient un nouveau type de tremblement, appelé «tremblements de terre glaciaires». Mais la genèse des recherches récentes sur les glissements de terrain remonte au typhon Morakot.
Après la tempête qui a frappé Taiwan, Ekström a remarqué quelque chose d'étrange sur les cartes sismiques globales: leurs tremblements indiquaient qu'un groupe d'événements, chacun avec un tremblement de terre d'une magnitude 5 supérieure, s'était produit quelque part sur l'île. «Au départ, aucune autre agence n'avait détecté ou localisé les quatre événements que nous avions découverts. Il était donc très probable que nous ayons détecté quelque chose de spécial», a expliqué Ekström. Quelques jours plus tard, des nouvelles de glissements de terrain - incluant le monstre qui a balayé Xiaolin - ont commencé à affluer, confirmant ce que les scientifiques avaient émis pour hypothèse sur la source des événements.
Une vue parmi les débris du glissement de terrain de Xiaolin à Taiwan. (Photo par David Petley) Dotés de données sismiques provenant du glissement de terrain de Xiaolin, les auteurs ont développé un algorithme informatique permettant de rechercher les signatures sismiques révélatrices de grands glissements de terrain dans les enregistrements passés et au fur et à mesure de leur survenue. Après avoir recueilli des informations sur les 29 plus grands glissements de terrain survenus dans le monde entre 1980 et 2012, Ekström et Stark ont commencé à déconstruire les énergies et les amplitudes des ondes sismiques pour en apprendre davantage sur chacune.
Les principes directeurs de leur méthode peuvent être attribués à la troisième loi du mouvement de Newton: pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. «Par exemple, lorsque le roc tombe d'une montagne, le sommet est soudain plus clair», explique Sid Perkins de ScienceNOW . La montagne «se soulève et s'éloigne de la chute du rocher, générant des mouvements de sol initiaux qui révèlent la taille du glissement de terrain ainsi que sa direction de déplacement».
En examinant toutes leurs analyses, Ekström et Stark ont constaté que, que le glissement de terrain ait été provoqué par un volcan en éruption ou par un escarpement saturé d’eau de pluie, les caractéristiques des glissements de terrain sont régies par la longueur du flanc de montagne qui s’est rompu au début du glissement. Cette cohérence suggère des principes généraux jusqu'ici insaisissables qui guident le comportement des glissements de terrain, ce qui aidera les scientifiques à mieux évaluer les dangers et les risques liés aux pentes défaillantes.
Pour ceux qui étudient les glissements de terrain, le document est essentiel pour une autre raison. David Petley, professeur à l'université britannique de Durham, écrit dans son blog: «Nous disposons maintenant d'une technique qui permet de détecter automatiquement les grands glissements de terrain. Étant donné que ceux-ci ont tendance à se produire dans des régions très éloignées, ils ne sont souvent pas signalés. "
Petley, qui étudie la dynamique des glissements de terrain, a écrit un article qui accompagne les articles d'Ekström et Stark, également publiés dans Science, qui donne un peu de perspective aux nouveaux résultats. Il note que «la technique surdétecte actuellement de manière importante les glissements de terrain importants et rapides, nécessitant un travail considérable, par exemple avec des images satellites pour filtrer les événements faux positifs. Néanmoins, il ouvre la voie à un véritable catalogue mondial d'avalanches de roche qui permettra de mieux comprendre la dynamique des zones de haute montagne. Cela pourrait également permettre la détection en temps réel de grands glissements de terrain bloquant les vallées, fournissant ainsi un système d'alerte aux communautés vulnérables en aval. »
Avant et après les vues des glissements de terrain qui ont glissé en 2010 sur le glacier de Siachen, dans le nord du Pakistan. (Image via Science / Ekström et Stark) Un exemple frappant d'un glissement de terrain survenu dans le nord du Pakistan en 2010 montre clairement les résultats obtenus grâce aux méthodes d'Ekström et de Stark. Des images satellitaires de la coulée de débris, qui s'étend sur les flancs du glacier de Siachen, suggèrent que l'événement a été déclenché par un, peut-être deux épisodes d'échec de la pente. Cependant, Ekström et Stark montrent que les débris ont glissé de sept gros glissements de terrain en quelques jours.
«Les gens voient rarement de gros glissements de terrain; ils ne voient généralement que les séquelles », note Ekström. Mais grâce à lui et à son co-auteur, les scientifiques du monde entier peuvent désormais obtenir rapidement un premier aperçu.
