Résif-Epos: le réseau français qui observe l'intérieur de la Terre

Publié par Redbran le 29/05/2022 à 13:00
Source: CNRS INSU
Depuis 2008, le réseau sismologique et géodésique français Résif-Epos étudie l'activité interne de la Terre en France métropolitaine et Outre-mer. Il s'appuie sur des réseaux denses de capteurs dont les données sont mises à disposition de la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) réel et gratuitement. Ces données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) permettent aux scientifiques d'évaluer l'aléa et le risque sismique, d'étudier la structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) du globe ou encore de suivre les déformations de la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre....). Comment fonctionne Résif-Epos ? Quelles sont ses réussites et ambitions ? On vous explique tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) sur cet impressionnant réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...).

Pourquoi le réseau Résif-Epos a-t-il été lancé ?

La construction du réseau sismologique et géodésique (En géométrie, une géodésique désigne le chemin le plus court, ou l'un des chemins s'il en...) français Résif-Epos a été lancée en 2008 pour fédérer, moderniser et développer les moyens d'observation géophysique de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) interne en France. Par le rapprochement des différents acteurs du domaine, mais surtout par l'amélioration et l'extension des réseaux permanents d'observation et des parcs instrumentaux, il s'agissait de recueillir, sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) du territoire (La notion de territoire a pris une importance croissante en géographie et notamment en...) métropolitain, des données de très haute qualité permettant de mieux comprendre la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) terrestre, y compris dans les zones de faible activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.). Concrètement, Résif-Epos a pour mission de collecter, centraliser, traiter puis diffuser gratuitement, en temps réel ou quasi-réel, des données géophysiques de grande qualité répondant aux standards internationaux. Ainsi, Résif-Epos représente aujourd'hui la contribution majeure de la France au European Plate Observing System (Epos).

Grâce à ses instruments de pointe et à son système d'information performant, Résif-Epos contribue à l'amélioration des connaissances scientifiques et, également, à des aspects plus opérationnels, notamment pour le suivi de l'activité sismique du territoire et l'évaluation rapide des dégâts en cas de crise tellurique (séisme, éruption, glissement de terrain...).


La carte des réseaux permanents distribués par Résif (en rouge, les stations sismologiques / en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs...), les stations GNSS / en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...), les stations gravimétriques) en France métropolitaine (La France métropolitaine, parfois raccourcie en Métropole, est dans le langage courant la...) et en Corse (La Corse (Corsica en corse) est une île de la mer Méditerranée et une région...).

Qu'observe-t-il exactement et grâce à quels instruments ?

En sismologie, plusieurs parcs de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) mesurent et enregistrent les mouvements rapides de la croûte terrestre. Les capteurs à large bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la...) du réseau large bande permanent (RLBP), installés sur l'ensemble du territoire métropolitain, enregistrent les mouvements du sol sur une large gamme de fréquences et d'amplitudes. Le réseau accélérométrique permanent dispose, lui, de capteurs plutôt dédiés à l'étude des mouvements forts pour des applications centrées sur l'étude de l'aléa et du risque sismique. Ils sont, par conséquent, installés dans les zones les plus sismiques en métropole (Une métropole (du grec mêtêr, mère, et polis, ville) est la ville principale...) (e.g. Alpes, Pyrénées) et Outre-Mer (Antilles, Réunion, Mayotte).

Côté géodésie (La géodésie tire son nom des mots grecs γη (Terre) et...), Résif-Epos intègre un réseau permanent (Rénag) de stations GNSS (Global Navigation Satellite (Satellite peut faire référence à :) Systems) capables de mesurer des vitesses de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) du sol de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres par an, qui permettent de suivre les déformations de la croûte terrestre et les processus à l'origine des reliefs et de la sismicité, mais aussi, par exemple, de quantifier la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) troposphérique pour la météorologie (La météorologie a pour objet l'étude des phénomènes atmosphériques...) et le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...).


Station GNSS de PARD du réseau Résif-Rénag, sur la commune de Pardailhan (Hérault).
© Sandrine Baudin

Résif-Epos dispose, par ailleurs, de gravimètres qui mesurent les variations infimes du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous...) provoquées par la répartition et la dynamique des masses à l'intérieur de la Terre, ce qui renseigne sur la structure interne du globe. Les gravimètres peuvent également être utilisés pour l'exploitation et la préservation des ressources naturelles, la surveillance de réservoirs, ou pour suivre le cycle de l'eau.

En complément de ces réseaux permanents, Résif-Epos coordonne différents parcs d'instruments mobiles qui permettent de densifier temporairement les mesures en France ou dans des zones à fort intérêt scientifique en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un...) ou dans le monde (Le mot monde peut désigner :). Ces instruments sont ouverts à toute la communauté scientifique académique.

En quoi Résif-Epos est-il innovant ?

En ce qui concerne le RLBP et grâce à un financement EquipEx, Résif-Epos a construit une véritable antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de...) sismologique à l'échelle de la France métropolitaine avec l'installation de près de 170 stations large bande (190 d'ici 2024) réparties sur l'ensemble du territoire. Cette densification permet d'améliorer notre connaissance de l'aléa sismique en France en étant capable de détecter de très faibles séismes (magnitude inférieure à 2). C'est aussi un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...) permettant de construire des images détaillées de la structure de la croûte et du manteau terrestre sous la France ou d'étudier d'autres zones du globe en association avec d'autres réseaux sismologiques.

Effondrement d'une maison suite au séisme du Teil le 11 novembre 2019.
© Rémi Dretzen.

Une spécificité du RLBP réside dans le fait que plus de la moitié des stations sont installées dans des forages peu profonds (3-20m) spécialement conçus pour accueillir des sismomètres dits "fond de puits". Cette approche, quasi unique à l'échelle de l'ensemble d'un réseau, permet de réduire très significativement le niveau de bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son....) ambiant et donc le seuil de détection des séismes locaux ou mondiaux.

Le système d'information Résif-Epos (Résif-SI) est, lui aussi, le résultat d'une démarche innovante conduite avec pour objectifs la qualité, la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on...) et l'interopérabilité (L’ interopérabilité est la capacité que possède un produit ou un...) des données. À l'échelle nationale, six centres de données régionaux ont collaboré pour standardiser les formats de données et processus de traitement. Ils transmettent leurs données vers un centre unique prenant en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) leur archivage (L'archivage est l'action de mettre en archive, d'archiver. Employé surtout à l'origine pour les...) et leur distribution. Grâce à l'interopérabilité des données produites, ce centre est intimement intégré aux systèmes d'observation géophysiques européens coordonnés par l'infrastructure de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) (IR) européenne Epos. Chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...), des dizaines de millions de requêtes sont effectuées par des scientifiques du monde entier au système d'information de Résif-Epos.

Quelles sont les grandes réussites de Résif-Epos ?

Une des premières réussites est la fédération de la communauté sismologique et géodésique française. Même s'ils étaient déjà plus ou moins en lien, Résif-Epos a permis l'organisation (Une organisation est) de la coopération des 18 acteurs majeurs (universités et établissements publiques) de la recherche géophysique en France, sous coordination du CNRS-INSU.

Concernant les mesures, Résif-SI donne accès aux enregistrements sismologiques haute fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) de 399 stations permanentes et 2843 points de mesure temporaires. En 2020, il a distribué 73,5 téraoctets de données en réponse à plus de 37,5 millions de requêtes soumises par 2250 visiteurs uniques (chiffres de février 2021).

D'autre part, Résif-Epos a financé le développement du premier gravimètre quantique absolu commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.) au monde. Ce gravimètre, compact et transportable, est basé sur la chute d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) froids. Il permet de mesurer avec une grande précision l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...) de la pesanteur et d'évaluer ainsi les variations de masses sous la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) du sol. Les premiers résultats obtenus lors d'expérimentations conjointes ouvrent des larges perspectives pour des applications scientifiques ou industrielles pour l'étude de la structure interne du globe, des ressources naturelles et pour la surveillance de réservoirs.

Qu'est-ce qui est prévu pour la suite ?

Résif-Epos est l'une des structures de recherche porteuse (Une porteuse est un signal sinusoïdal de fréquence et amplitude constantes. Elle est...) du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) EquipEx+ MARMOR (Marine Advanced geophysical Research equipment and Mayotte multidisciplinary Observatory for research and Response) qui étend Résif-Epos au domaine marin pour l'étude des aléas telluriques (séismes, volcans, glissements de terrain) impactant les côtes et la population croissante qu'elles hébergent. Le projet MARMOR vise à fournir à la communauté des géosciences marines, une instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) sismologique et géodésique de pointe basée sur des technologies récentes (mesure sismique par fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de...), positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre...) fin en fond de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) en combinant le GNSS avec des mesures acoustiques sous-marines...). Quatre des axes du projet, dont la création d'un parc (Un Parc est un terrain naturel enclos,[1] formé de bois ou de prairies, dans lequel ont été...) d'intervention en cas de crise, ont vocation à devenir des briques pérennes de Résif-Epos.

Côté système d'information, Résif-Epos doit relever le défi des très grands volumes de données induits, notamment, par le développement de nouvelles méthodes de collecte: réseaux denses de milliers de capteurs miniaturisées (large N-arrays), réseaux de sismomètres à bas coût opérés par les citoyens, mesures distribuées le long de fibres optiques.... Ce changement d'échelle fait émerger les limites des capacités actuelles de stockage pérenne, de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) et de traitement. Les centres de données sont sollicités, non seulement pour héberger ces données, mais aussi pour fournir les ressources nécessaires à leur exploitation. Ces besoins nécessitent une évolution des pratiques de management des données, une augmentation des moyens de calcul, des formats adaptés et des produits dérivés plus "légers" en termes de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...). Les infrastructures de recherche nationales dédiées aux données de la recherche (en particulier l'IR Data Terra) et leurs projets (e.g. l'EquipEx+ Gaia Data), ainsi que le déploiement de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) opérationnelle de l'IR européenne Epos, permettront de répondre à ces nouveaux besoins.
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