Comment les cyclones tropicaux déforment la croûte terrestre
Publié par Adrien le 25/11/2017 à 00:00
Source: CNRS-INSU
Des chercheurs de Géosciences Rennes (OSUR, CNRS / Université de Rennes 1), de l'Institut des sciences de la Terre de Taipei (Academia Sinica, Taiwan) et de l'Institut de physique du globe de Strasbourg (IPGS/EOST, CNRS / Université de Strasbourg) ont montré que les cyclones déformaient significativement la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les...). Les dépressions atmosphériques et les pluies torrentielles qui les accompagnent conduiraient en effet respectivement à une dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du volume et augmentation de la pression.) et à une contraction de la croûte terrestre que les chercheurs ont pu quantifier. Ces résultats illustrent les profondes interactions qui lient les enveloppes fluides et la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...) solide et posent la question de l'influence potentielle des évènements météorologiques extrêmes sur l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) sismique des régions tropicales.

Les cyclones tropicaux, aussi appelés ouragans ou typhons, sont des phénomènes météorologiques extrêmes caractérisés par de fortes dépressions atmosphériques, des vents violents et des pluies torrentielles. Ils déclenchent glissements de terrain, coulées de boue (En sédimentologie, la boue est un mélange d'eau et de particules sédimentaires fines de limons et d'argiles.), inondations et ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) de tempêtes responsables de dommages importants. Harvey, Irma et Maria, évènements majeurs de la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau Solstice et Équinoxe...) cyclonique 2017, ont encore récemment montré ce pouvoir destructeur (En programmation orientée objet, le destructeur d'une classe est une méthode lancée lors de la destruction d'un objet afin de récupérer les ressources dont principalement la...).

Cependant, l'impact des cyclones ne se restreint pas à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) de la Terre. Les dépressions atmosphériques et l'accumulation de grandes quantités d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) de pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état liquide tombant de nuages vers le sol. Il s'agit d'un hydrométéore...) sont en effet des charges capables de déformer la croûte terrestre. L'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) et la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de ces déformations restent toutefois méconnues. Pourtant, leur estimation pourrait permettre de mieux quantifier ces charges et d'analyser ainsi de manière plus générale l'impact de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) sur la dynamique crustale. Elle pourrait également permettre de corriger les signaux de déformation de l'effet de ces charges afin d'isoler d'autres sources de déformation, liées par exemple à l'activité tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et plus (chaînes de...), volcanique ou sismique.


Haut: Cartes journalières de la dépression atmosphérique associée au typhon Morakot lors de son passage à Taiwan en aout 2009. Bas: Évolution temporelle de la pression atmosphérique, de la déformation enregistrée (dilatation positive) et de la pluviométrie lors du passage du typhon Morakot. Ces données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement,...) ont été mesurées à proximité du site indiqué par un point (Graphie) blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu,...) sur les cartes.
Une équipe de chercheurs franco-taiwanaise a donc étudié ces déformations à partir de l'analyse de 10 années de mesures d'extensomètres installés à Taiwan, un laboratoire naturel idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de façon féconde...) pour ce travail car situé dans le bassin de formation de cyclones le plus actif de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la...). Les effets d'environ 30 cyclones tropicaux ont été enregistrés par ces extensomètres enfouis à 200 m de profondeur et capables de mesurer des déformations extrêmement ténues, de l'ordre du nanostrain, c'est-à-dire une déformation relative de 1 mm pour 1 000 km de roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un...). L'étude s'appuie conjointement sur ces mesures de déformation et sur leur modélisation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par...), contrainte par les variations de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) atmosphérique et les quantités de pluie mesurées localement, à proximité de chaque extensomètre.

Il en ressort que la signature en déformation des cyclones est constituée de deux phases. La première est une dilatation de la croûte terrestre, jusqu'à 150 nanostrains, synchrone de la dépression atmosphérique qui accompagne chaque cyclone (Un cyclone (du grec kyklos, cercle) est un terme météorologique qui désigne une grande zone où l'air atmosphérique est en rotation autour d'un centre de basse...). La seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure...) est une contraction, jusqu'à 800 nanostrains, due à la charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire...) de l'eau de pluie à la surface du sol. En effet, selon la topographie avoisinante, les volumes de pluie tombés sur de grandes surfaces peuvent être drainés et concentrés vers des régions plus petites, très souvent les fonds de vallées, qui vont alors subir des déformations de plus en plus fortes. Par ailleurs, la dynamique temporelle de cette contraction reflète le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) nécessaire à l'eau de pluie pour ruisseler vers ces vallées, ce qui renseigne sur la vitesse (On distingue :) de ce ruissellement et la surface moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...) des bassins versants drainés.

Dans un contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...) de changement climatique qui voit s'accroitre l'intensité des cyclones tropicaux, cette étude pose la question du volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de pluie pouvant être localement accumulé par ces évènements et des risques qui s'y rattachent (glissements de terrain et inondations). Elle pose également la question de l'influence des déformations de la croûte terrestre dues aux cyclones sur l'activité sismique de régions à la fois tectoniquement actives et soumises à ces phénomènes météorologiques extrêmes (e.g. Taiwan, Japon, Antilles).
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