Taiwan Today

>> Les sismologues espèrent avoir un jour les moyens de prévoir les colères de la terre

Le 12 mai dernier, un séisme d’une magnitude 8 a frappé le Sichuan, en Chine, tuant plus de 69 000 personnes. Juste avant la catastrophe, des centaines de milliers de crapauds se déversèrent sur les routes de Tanmu, un village situé à moins de 100 km de l’épicentre du tremblement de terre. Malheureusement, l’office des Forêts n’accorda pas d’importance à ce phénomène. D’autres migrations animales inhabituelles furent également signalées dans la région, et une agence gouvernementale prédit même qu’un tremblement de terre était imminent,mais des fonctionnaires choisirent d’étouffer cette information.

Avec le recul, cependant, il faut reconnaître que les autorités étaient prises entre le marteau et l’enclume. D’une part, la relation causale entre des migrations animales anormales et l’arrivée d’un séisme ne peut être établie de manière certaine. D’autre part, les fausses alertes exaspèrent le public. Celles déclenchées à la suite du tremblement de terre du 12 mai ont conduit certains à suggérer de rebaptiser l’agence sichuanaise en charge des séismes « l’administration des Répliques. »

L’expérience du Sichuan montre à quel point il est difficile de prévenir les pertes humaines. Il y a 9 ans, le 21 septembre 1999, si Taiwan avait pu lancer précocement l’alerte lors du séisme de Jiji, le nombre de victimes aurait peut-être pu être moins élevé. Aujourd’hui, les scientifiques recherchent des indicateurs plus fiables de l’imminence d’une activité sismique, de manière à réduire l’énorme coût humain et financier des tremblements de terre.

Déchiffrer les signes

Au début du mois de février 1975, des séismes de magnitude 2 à 3 secouèrent les districts de Haicheng et Yingkou dans la province chinoise du Liaoning. Quand les sismologues suggérèrent qu’un séisme majeur se préparait, le gouvernement provincial prit des mesures pour limiter les dégâts. A 10h du matin, le 4 février, les autorités ordonnèrent une évacuation d’urgence. La prévoyance du gouvernement permit de limiter à 1 300 le nombre des victimes du séisme de magnitude 7,3 qui toucha la région le soir même.

Selon l’Organisation des nations unies (Onu), le séisme de Haicheng fut le premier tremblement de terre de grande ampleur à être prédit avec exactitude. Malheureusement, il reste à ce jour le seul. La Chine, qui était alors technologiquement à la traîne, fut fière de cette réussite. Mais l’année suivante, le drame de Tangshan enterra le mythe d’une maîtrise solide de la prévision des séismes par les scientifiques. Survenu sans aucun signe avant-coureur, le cataclysme de magnitude 7,8 prit les autorités chinoises par surprise. La ville de Tangshan fut pratiquement rasée et 242 000 personnes trouvèrent la mort.

Aujourd’hui, on n’est toujours pas capable de prédire l’emplacement, l’heure et la magnitude des tremblements de terre. Mais les scientifiques n’ont pas renoncé. Les données historiques montrent que les séismes les plus violents sont généralement annoncés par un certain nombre de signes avant-coureurs, tels que les secousses observées à Haicheng. Les migrations à grande échelle, les comportements inhabituels des animaux, des variations spectaculaires du niveau de la nappe phréatique ou des changements de densité des électrons libres de l’ionosphère sont des indicateurs potentiels.

Tous ces signes sont étudiés, mais les scientifiques sont prompts à reconnaître que leur plus grand défi est de déterminer une relation causale entre des séismes majeurs et ces différents phénomènes, qui peuvent aussi être déclenchés par un certain nombre d’autres facteurs naturels ou humains, tels que les précipitations, la pression hydraulique, le pompage excessif des nappes phréatiques et les tempêtes géomagnétiques.

A la fin mai 2005, l’office central de la Météorologie (CWB) se retrouva dans une position embarrassante après avoir tiré la sonnette d’alarme sur la base d’un de ces signes avant-coureurs. Un chercheur qui vérifiait des puits à Liuchia, dans le district de Tainan, signala une baisse anormale de 88 cm du niveau de la nappe phréatique. Aussitôt, le CWB fit passer le message aux unités opérationnelles de la protection civile. Quand la nouvelle fut ébruitée, quelques écoles furent fermées et les habitants de Chiayi et Tainan cédèrent à la panique. Aucun séisme ne se produisit, et il s’avéra que c’était des opérations de pompage par la société Taiwan Sugar qui avaient causé la baisse du niveau de la nappe phréatique. Le CWB fut vertement critiqué pour cette erreur.

La densité des électrons

Bien que la recherche sur les signes avant-coureurs des séismes est encore loin de produire des prédictions fiables, certains résultats préliminaires sont passionnants.

Pendant les 6 jours précédant le séisme du Sichuan, le satellite taiwanais Formosa 3 a observé une baisse notable de la densité de l’ionosphère au-dessus de cette province. Et l’administration spatiale et aéronautique américaine (NASA) a signalé des radiations infrarouges inhabituelles au-dessus de la zone dévastée. Suite à cette découverte, la NASA a décidé d’étudier avec des scientifiques de divers pays la faisabilité de la construction d’un système global d’alerte sismique basé sur les observations atmosphériques.

Liu Jann-yeng [劉正彥], professeur à l’Institut universitaire d’astronomie de l’Université centrale nationale (NCU), a lui-même fait une découverte similaire : immédiatement avant le séisme du 21 septembre 1999, la densité en électrons de l’ionosphère chuta de manière significative. En analysant les données atmosphériques relatives à 184 séismes d’une magnitude supérieure à 5 ayant touché l’île, Liu Jann-yeng a conclu que, dans 90% des cas, de tels phénomènes se produisent quelques jours avant des séismes dont l’épicentre est situé à moins de 35 km de profondeur.

L’ionosphère est la partie de l’atmosphère située entre 50 et 2 000 km d’altitude. Les molécules qui la composent sont bombardées par les rayons X, ultraviolets et ultraviolets lointains, ce qui crée un plasma d’électrons libres et d’ions chargés positivement.

Liu Jann-yeng indique qu’un certain nombre d’hypothèses ont été formulées pour expliquer pourquoi les séismes provoquent une chute de la densité en électrons. L’une d’elles suggère que les variations des pressions à l’œuvre dans la roche, qui sont causées par le mouvement des plaques tectoniques, génèrent du courant électrique, à l’image d’une pile. Une charge électrique positive remonte à la surface, créant un champ électrique qui s’étire jusqu’au ciel. Ce champ attire les électrons libres, réduisant ainsi leur densité dans l’ionosphère.

Le CWB et la NCU font maintenant des observations quotidiennes de l’ionosphère au-dessus de Taiwan, à l’intérieur d’une zone située entre 21 et 25 degrés de latitude Nord, dans l’espoir qu’elles leur permettront de prédire l’imminence d’un tremblement de terre.

Kuo Kai-wen [郭鎧紋], le chef du Centre sismologique du CWB, admet que la fiabilité des prédictions effectuées par ce biais est limitée, du fait de la multiplicité des causes possibles de ce genre de phénomènes et de la très grande sensibilité de la densité en électrons de l’ionosphère aux variations environnementales.

« En tirant des projectiles dans le soubassement rocheux, un scientifique a découvert que cela causait des fluctuations de la densité en électrons de l’ionosphère au-dessus du site », explique Kuo Kai-wen.

Le fait que les séismes majeurs puissent survenir n’importe où à l’intérieur de très vastes périmètres – sur toute la longueur de failles sismiques ou même sur l’ensemble d’une plaque tectonique – ajoute à la difficulté.

Par exemple, le tremblement de terre du Sichuan aurait pu survenir n’importe où à l’intérieur d’une zone de failles longue de 2 900 km. Même si les scientifiques devaient mesurer une chute brutale de la densité en électrons au-dessus de Taiwan, ils ne seraient pas en mesure de dire si le tremblement de terre prédit se produirait à Taipei, Pingtung ou Hualien.

« Tout ce que nous pourrions dire est qu’il y aurait 50% de chances qu’un séisme d’une magnitude minimale de 5 secoue l’île dans les cinq jours, dit Kuo Kai-wen. A l’heure actuelle, l’information est si peu précise et comporte une telle marge d’erreur que lancer une alerte publique n’aurait aucun sens. La seule chose que nous pourrions faire serait d’appeler nos collègues du Centre sismologique à renforcer leur vigilance. »

Les changements des nappes phréatiques

Les modifications rapides du niveau des nappes phréatiques retiennent aussi l’attention. Chia Yee-ping [賈儀平], professeur du département de Géosciences à l’Université nationale de Taiwan (NTU), rappelle que la plupart des séismes sont causés par le mouvement des plaques tectoniques qui compressent ou dilatent les failles. Quand une ligne de faille glisse ou rompt, les forces à l’œuvre se modifient, changeant la pression hydraulique et, par conséquent, le niveau des nappes phréatiques, mais pas toujours seulement à l’endroit même du séisme. Par exemple, Taiwan a connu des fluctuations du niveau de ses nappes phréatiques après le tremblement de terre du Sichuan, bien que celles-ci soient localisées à plusieurs milliers de kilomètres de l’épicentre du séisme.

Les scientifiques croient qu’une accumulation rapide de tensions dans une zone de faille peut aussi provoquer des fluctuations du niveau des nappes. « Mais comment la localiser précisément ?, s’interroge Chia Yee-ping. Personne n’ose s’aventurer, parce que la structure de la Terre n’est pas uniforme. Ce type de fluctuations peut se produire près du futur épicentre, tout comme dans une aire lointaine. C’est là le principal défi des prédictions basées sur les niveaux hydrauliques. »

Chia Yee-ping explique que de fortes pluies, les marées, le pompage d’eau et même des travaux d’ingénierie peuvent affecter le niveau des nappes. Après qu’on a attribué des causes naturelles ou humaines à la plupart des données recueillies par les 600 stations de mesures établies depuis 1997 à travers l’île par l’agence des Ressources en eau et l’Institut central de géologie, on n’a recensé que deux fluctuations anormales du niveau des eaux souterraines précédant un séisme.

Dans le premier cas, le 21 septembre 1999, la station de surveillance de Chushan, qui est située à environ 1,5 km de la faille de Chelungpu, dans le district de Nantou, enregistra une baisse rapide de la nappe phréatique de 4 cm, 3 h seulement avant le séisme. Puis, au moment de la secousse, la station nota une remontée de l’eau de 14 cm, suivie par une nouvelle baisse.

L’autre cas est lié au séisme de magnitude 6,7 qui se produisit le 11 juin 2000 près de la commune de Ren-ai, dans le district de Nantou. Une heure avant ce séisme, la station de surveillance n^o 1 de Pingting, située à Linnei, dans le district de Yunlin, enregistra une chute de 5 cm du niveau des eaux, suivie d’une hausse de 22 cm au moment du séisme.

Chia Yee-ping indique que bien qu’ayant révélé des fluctuations similaires, ces deux stations sont situées à des distances très différentes de l’épicentre des séismes concernés, démontrant à quel point les conditions hydrologiques et géologiques peuvent varier selon le lieu.

Même si une station de surveillance constate un changement anormal, il est très difficile de déterminer si le séisme qui s’annonce sera centré dans son voisinage. Par exemple, la station n^o 1 de Pingting mentionnée ci-dessus est située près de différentes failles, qui sont toutes restées inactives, alors que l’épicentre du séisme était localisé à quelques dizaines de kilomètres, à Ren-ai. « Nous avons besoin de données sur de longues périodes, et d’une compréhension claire des liens existant entre le niveau des eaux souterraines et les conditions géologiques, » reconnaît Chia Yee-ping.

Surveiller les gaz de surface

Le suivi chimique des gaz à l’intérieur de la croûte terrestre ou remontant à la surface près des zones de faille est une autre piste à suivre.

Frank Yang [楊燦堯], le géochimiste de la NTU qui dirige les recherches de l’île sur ce phénomène, explique que les failles et les fractures dans la croûte terrestre laissent parfois échapper ces gaz souterrains – en premier lieu du dioxyde de carbone, du méthane, du radon et de l’hélium.

Son équipe a mis en place des stations de surveillance à des points sensibles, situés au-dessus de failles. « Les tensions accumulées dans la croûte se modifient avant qu’un séisme n’éclate, donnant au radon et à d’autres gaz l’occasion de remonter le long de la faille. »

Le département de Géosciences de la NTU et l’Institut central de géologie ont installé dans l’ouest de l’île quatre stations de surveillance des gaz. Celle de Hsinchu-Tapingti, qui est proche de la faille de Hsincheng, a tenu ses promesses.

En 2006 et 2007, des séismes peu profonds, de magnitude supérieure ou égale à 4, ont secoué le nord de Taiwan, dans la semaine suivant l’enregistrement de niveaux anormaux de radon. Mais la méthode a ses limites : aucune modification de la teneur en radon n’a été détectée lors de tremblements de terre dont l’épicentre se situait à plus de 100 km de la station, ou à des profondeurs supérieures à 70 km.

Pour l’instant, les diverses approches de la prédiction des séismes – la mesure des changements de la densité en électrons, des niveaux d’eau et de la composition de l’atmosphère, associées au calcul de la fréquence de l’activité sismique – sont toutes parvenues à peu près au même point : elles peuvent indiquer la possibilité d’un tremblement de terre, mais pas le prédire avec certitude. ■