Prévision opérationnelle des tremblements de terre : qu’est-ce que c’est et comment est-elle réalisée ?

Notre compréhension des tremblements de terre s’est considérablement améliorée au cours des dernières décennies, mais il est encore impossible de prédire leur emplacement exact, leur heure et leur magnitude. Cependant, en utilisant les séquences de tremblements de terre passés comme guide, les scientifiques peuvent évaluer la probabilité de tremblements de terre futurs.

Un nouvel article de Reviews of Geophysics étudie les systèmes de prévision opérationnelle des tremblements de terre (OEF) dans le monde et la manière dont ils sont utilisés pour informer les décideurs. Nous avons demandé à l’auteur principal de donner un aperçu des systèmes OEF, de ce que les experts en disent et des aspects qui doivent être améliorés.

En termes simples, qu’est-ce que la « prévision opérationnelle des tremblements de terre » (OEF) ?

Dans le cadre de la prévision opérationnelle des tremblements de terre, une entité autorisée calcule les probabilités que des tremblements de terre se produisent dans une région et dans un laps de temps spécifiés.

Dans le cadre de la prévision opérationnelle des tremblements de terre, une entité autorisée calcule les probabilités de survenue de tremblements de terre dans une région et une période de temps spécifiées. Ces probabilités sont calculées en fonction de l’activité sismique actuelle et communiquées à la protection civile, aux agences gouvernementales ou au public pour les aider à prendre des décisions éclairées.

Il est important de distinguer la prévision des tremblements de terre de la prédiction des tremblements de terre. Il n’est pas possible de prédire avec précision l’emplacement, l’heure et la magnitude des tremblements de terre futurs. Cependant, les schémas d’occurrence observés dans les séquences de tremblements de terre passées peuvent être utilisés pour donner une idée de ce qui est attendu dans une séquence de tremblements de terre en cours. Les éléments les plus importants des modèles de prévision des tremblements de terre sont la connaissance du comportement de regroupement des tremblements de terre dans l’espace et le temps, et de la distribution de fréquence des magnitudes des tremblements de terre.

Quels sont quelques exemples de systèmes OEF dans le monde et en quoi diffèrent-ils les uns des autres ?

Peu de pays disposent actuellement de systèmes OEF. Dans notre analyse, nous examinons trois exemples : les systèmes OEF de l’Italie, de la Nouvelle-Zélande et des États-Unis. Ces trois systèmes diffèrent les uns des autres de diverses manières, que nous classons en aspects liés aux modèles sous-jacents, à la manière dont les modèles ont été testés et à la manière dont les prévisions sont communiquées.

Tous les pays utilisent des modèles différents, plus ou moins complexes, mais les principes fondamentaux sous-jacents des modèles sont similaires. Les modèles ont été évalués à l’aide de différents types de tests et de différents schémas de test. La communication des prévisions diffère également considérablement. En Italie, les prévisions sont produites régulièrement sur une base hebdomadaire, tandis que la Nouvelle-Zélande et les États-Unis produisent des prévisions pour des séquences spécifiques. La manière dont les probabilités sont visualisées ou traduites en informations pratiques va des cartes interactives, des tableaux et des séries chronologiques aux descriptions de scénarios futurs plus ou moins probables, en passant par des feuilles de synthèse contenant un ensemble d’informations utiles.

Pourquoi si peu de pays disposent-ils de systèmes OEF ?

Plusieurs facteurs pourraient empêcher la mise en place de systèmes EEO, notamment l’insuffisance des données, les lacunes dans les connaissances, les contraintes en matière de ressources ou le manque d’orientations nécessaires.

Plusieurs facteurs pourraient empêcher la mise en place de systèmes EEO, notamment l’insuffisance des données, les lacunes dans les connaissances, les contraintes en matière de ressources ou le manque d’orientations nécessaires.

Comme le démontrent les systèmes OEF très différents de l’Italie, de la Nouvelle-Zélande et des États-Unis, il n’existe pas de modèle par défaut clairement convenu qui devrait être utilisé, ni de tests convenus qu’un modèle devrait réussir pour être considéré comme adapté à la prévision des tremblements de terre, ni de méthode unique convenue pour communiquer les prévisions de tremblements de terre ou les prévisions de pertes dues aux tremblements de terre.

C’est pourquoi notre étude comprend également une analyse d’une enquête d’experts au cours de laquelle un groupe d’experts mondiaux en prévision des tremblements de terre ont été interrogés sur leurs opinions concernant le développement, les tests et la communication des prévisions de tremblements de terre.

Quelles recommandations générales les experts émettent-ils pour le développement, le test et la communication des prévisions de tremblements de terre ?

Dans l’ensemble, les experts ont été plutôt réticents à approuver des modèles ou des tests spécifiques. Ils ont cependant indiqué que le modèle de séquence de répliques de type épidémique (ETAS) constitue un bon modèle par défaut. Ce modèle prend en compte le fait que les répliques d’un tremblement de terre peuvent elles-mêmes déclencher des répliques, etc., conduisant à des cascades de répliques. Le groupe d’experts considère qu’il s’agit d’une caractéristique importante du modèle. Il encourage également la combinaison de plusieurs modèles dans des ensembles de modèles.

En ce qui concerne les tests de modèles, les experts encouragent les comparaisons avec des modèles de référence, les tests prospectifs (c’est-à-dire les tests par rapport à des données futures qui n’existaient pas au moment de l’élaboration d’une prévision), la transparence et la reproductibilité. Le partage du code source du modèle et des prévisions archivées pour une utilisation par la communauté est souhaitable. En ce qui concerne la communication des prévisions, les experts ont convenu que les produits de communication doivent être développés en collaboration avec les utilisateurs des prévisions.

Quels sont les principaux défis et opportunités dans l’amélioration des prévisions opérationnelles des tremblements de terre ?

Les modèles actuellement utilisés pour la simulation en temps réel présentent une limite commune : ils ne parviennent pas à prévoir les futurs tremblements de terre de grande ampleur avec une probabilité élevée. Les efforts récents visant à améliorer les capacités de prévision comprennent l’intégration des connaissances sur les processus physiques dans les modèles existants, l’identification des signaux précurseurs, l’utilisation des connaissances issues de la sismicité en laboratoire ou l’application de techniques d’apprentissage automatique et de nouveaux ensembles de données à haute résolution. Cependant, on ne sait pas si la prévision déterministe des tremblements de terre sera un jour possible.

Le Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability (CSEP) a pour vocation de faciliter la recherche ouverte et durable sur la prévisibilité des tremblements de terre. Il s’agit notamment de fournir des boîtes à outils logicielles et des packages de reproductibilité en libre accès, ainsi que des recherches qui soutiennent la diversification des méthodes utilisées dans les tests prospectifs de modèles existants par des tiers. En ce qui concerne la communication des prévisions, des efforts futurs sont nécessaires pour tester systématiquement la meilleure façon de communiquer aux parties prenantes de la société les événements à faible probabilité et à fort impact. Cela soutiendra les processus de prise de décision des décideurs politiques et les perceptions et réactions des individus face aux prévisions.

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