• Géologie: grâce au fort potentiel des méthodes de bruit sismique, il est possible d'ausculter en continu les stocks d’eau dans les milieux souterrains à partir de la surface!____¤201711

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Monitoring ground water storage at mesoscale using seismic noise: 30 years of continuous observation and thermo-elastic and hydrological modeling» ont été publiés dans la revue Scientific Reports, a permis, grâce à «un jeu de données exceptionnel, consistant en 30 années d’observations sismiques continues, enregistrées avec les mêmes capteurs en Allemagne», de montrer le fort potentiel des méthodes de bruit sismique pour ausculter en continu les stocks d’eau dans les milieux souterrains à partir d’observations de surface.

     

    Soulignons tout d'abord que, du fait que «l'eau souterraine est une ressource vitale à la fois pour l’humanité et les écosystèmes», il est devient, «face aux défis posés par les changements globaux», indispensable «de bien comprendre la réponse des aquifères aux pressions climatiques et anthropiques».

     

    Alors que «la surveillance est classiquement assurée par des réseaux de piézomètres», aujourd’hui, de nouvelles méthodes géophysiques permettent de compléter les suivis à l’échelle locale (géophysique appliquée, gravimétrie au sol) ou à l’échelle du pays (gravimétrie satellitaire). Néanmoins, jusqu'à présent, «il n’existe pas de méthode robuste pour couvrir l’échelle régionale, pourtant critique pour les questions de ressources en eau».

     

    Dans ce contexte, depuis le début des années 2000, les méthodes sismiques dites passives, qui «consistent à exploiter le bruit sismique généré en continu par les océans» sont en développement rapide. Concrètement, «la houle, générée par les tempêtes, induit sur le fond des océans et sur les côtes des variations de pression qui sont alors converties en ondes sismiques de faible amplitude, que les sismomètres installés sur les continents enregistrent», ce qui rend possible la détermination des «variations de vitesse des ondes sismiques entre les stations avec une très grande précision».

     

    Comme ces variations sont «liées notamment aux modifications de l’état mécanique des milieux souterrains, elles peuvent s’interpréter comme la réponse du milieu solide aux variations de stock/pression d’eau dans les aquifères». C'est pour cela que l'objectif de l'étude ici présentée était de définir la bonne méthodologie pour extraire la composante hydrologique de ces «données indirectes».

     

    Pour parvenir à ce but, «30 ans d'enregistrements continus de quatre stations sismiques du réseau Gräfenberg (Allemagne) ont été traités». Comme ces données «montrent des variations interannuelles de vitesse de l’ordre de 0.01 %», pour expliquer les variations observées, «deux processus de surface ont été disséqués»: d'une part, «la diffusion des ondes thermiques dans les milieux souterrains» («les variations interannuelles de température ont notamment un effet important, puisqu’elles pénètrent des épaisseurs importantes, en gardant en mémoire les évènements du passé») et, d'autre part, «les variations de stock dans les systèmes aquifères» («bien que les variations de stock se localisent en profondeur dans des couches aquifères, les variations de vitesse sont très importantes»).

     

    Au bout du compte, il apparaît que les méthodes d’analyse de bruit sismique offrent «d'énormes possibilités pour la surveillance à long terme des stocks d’eau souterrains à partir des observations de surface», car les réseaux de surveillance sismologique, qui «se sont constitués aux échelles nationale et globale depuis les années 1960», fournissent «de longues chroniques temporelles reposant sur une densité de capteurs qui ne cesse de croitre», notamment via l’infrastructure RESIF (Réseau sismologique et géodésique français).

     

     


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