Projet ANR-14-CE03-0014 – E-GRAAL : Alerte sismique précoce via la détection des perturbations de gravité lors de la rupture de la faille
Programme : Innovation technologique pour analyser, remédier ou réduire les risques environnementaux	 (DS0102) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Matteo BARSUGLIA (Astroparticule et Cosmologie)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 348691.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : L'objectif du projet est de démontrer la faisabilité d'un système d'alerte précoce des tremblements de terre basé sur la détection de la perturbation de la gravité pendant les premières secondes de la rupture. Les systèmes d'alerte précoce des tremblements de terre (EEWS en anglais) sont des dispositifs automatiques composés  de sismomètres et d'un système de communication capables de détecter le plus tôt possible l'occurrence d'un tremblement de terre et de délivrer une alerte régionale avant l'arrivée des fortes secousses sismiques. Les systèmes conventionnels utilisent la différence de vitesse entre les ondes P (plus rapides et assez peu dangereuses) et les ondes S (plus lentes et destructrices). Chaque seconde anticipée peut avoir un grand impact en terme de préservation de vies humaines et de réduction des conséquences duséisme, car il permet l'activation de procédures de sécurité pour les personnes, mais aussi l'intervention de systèmes automatiques de prévention (arrêt de trains, fermeture de gazoducs, arrêt des ascenseurs, contrôle des feux de signalisation, sauvegarde de données informatiques vitales, ...). La perturbation du champ de gravité étant instantanée, un système basé sur la gravité pourrait être beaucoup plus rapide que les systèmes conventionnels. De plus, une alerte basée sur la gravité permettrait en principe de réduire la "zone aveugle" (zone autour de l'épicentre où aucune alerte n'est envisageable) et une détermination plus rapide de la magnitude de l'événement dès la fin de la rupture contrairement aux systèmes conventionnels où cette estimation peut prendre de nombreuses minutes voire une vingtaine de minutes.
Selon nos résultats préliminaires, les sismomètres et les gravimètres actuels ne sont pas assez performants pour être utilisés par un EEWS basé sur le champ de gravité, et en particulier pas assez sensibles aux fréquences de Fourier autour 0.1Hz  où le pic de signal de gravité est attendu pendant la rupture. De nouveaux instruments avec une bien meilleure sensibilité intrinsèque à 0.1Hz s'avèrent donc nécessaires. En l'absence d'isolation sismique, les instruments actuels mesurent dans cette bande de fréquences, le signal lié au bruit de fond sismique plutôt que la perturbation du champ de gravité. L'approche suivie pour améliorer la sensibilité consiste à mesurer l'accélération gravitationnelle relative entre deux masses-tests isolées sismiquement. Ce concept de détecteur est connu sous le nom de "gravity strainmeter". Des progrès très rapides ont été faits depuis 20ans dans le développement de la mesure ultra-sensible de la déformation associée à la gravité sous l'impulsion de la communauté scientifique travaillant sur la détection des ondes gravitationnelles. Nous nous sommes orientés vers ce type de détecteurs, tels que les antennes de barres de Torsion ou les interféromètres atomiques, en développement pour la détection des ondes gravitationnelles aux fréquences sub-Hz.  Ces nouveaux instruments peuvent être donc utilisés pour la détection des tremblements de terre. Des résultats préliminaires montrent qu'une antenne à barre de torsion avec une sensibilité en déformation de10r-15 sqrt(Hz) peut détecter un séisme de magnitude 6 à plus de 100km de distance avec un rapport signal à bruit supérieur à 10. 
Pour atteindre l'objectif de ce projet trois tâches différentes, toutes aussi cruciales et complémentaires, doivent être accomplies: 1) Modéliser la perturbation de gravité pendant la rupture de la faille basée sur des modèles réalistes de sources et du milieu environnant, 2) Démontrer la faisabilité d'un détecteur de tremblement de terre par la gravité, 3) Développer les stratégies en traitement du signal d'un système basé sur la gravité (extraction des paramètres appropriés, tels que localisation, magnitude, probabilité de fausse alarme)  et pour l'implémentation pratique d'un système d'alerte opérationnel et leur couplage avec les EEWS existants.