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En collaboration avec l’équipe ELAB (qui installe et entretient les infrastructures de terrain et de communication), le Groupe de surveillance des séismes gère l’infrastructure sismique nationale suisse (CHNet), qui comprend le principal réseau de surveillance (SDSNet, incluant à l’origine les stations avec des capteurs large bande et courte période, mais désormais mis à jour pour intégrer des stations accélérométriques large bande situées aux mêmes points) et le réseau accélérométrique (SSMNet) essentiellement urbain. Toutes les stations fonctionnent avec des capteurs haute dynamique avec des largeurs de bande haute fréquence, dont les données sont numérisées sur des enregistreurs de données modernes 24 ou 26 bits, qui les retransmettent en temps réel, en visant une latence minimale. L’équipe Surveillance des séismes est responsable des communications en temps réel de ces plus de 200 stations ; de gérer et traiter toutes les données qui arrivent à Zurich ; et d’évaluer la qualité pour s’assurer que les données sont prêtes à être utilisées dans la production d’un catalogue de séismes et dans la recherche en aval. Stefan Heimers et Roman Racine sont les principaux membres de l’équipe responsables de ces tâches.
L’équipe Réseau sismique travaille également avec des collègues du SED pour gérer le pool d’instruments pouvant être utilisé aussi bien pour des objectifs de recherche que d’urgence. Le pool est composé de 50 stations large bande. Parmi les projets récents importants, on peut citer le Bhoutan, le Groenland, la Grèce et l’Amérique centrale. La plupart des instruments sont actuellement déployés à travers différentes nations alpines, dans le cadre du projet AlpArray. D’autres projets concernent la surveillance des stations sur les glaciers suisses et sur les sites de glissements de terrain importants. Le pool Répliques consiste en une dizaine d’infrastructures de haute qualité pouvant être déployées à travers la Suisse en quelques heures après un séisme important. Il est dirigé par le Dr Toni Kraft. La majorité des stations du pool d’instruments sont équipées de communications cellulaires en temps réel pour être intégrées directement dans notre système de surveillance.
Le suivi en temps réel de l’infrastructure du réseau sismique est l’une des fonctions clés du groupe. Notre tâche centrale est de suivre la sismicité suisse grâce aux stations de surveillance de nos réseaux nationaux denses, complétés par des stations temporaires et des installations équivalentes exploitées par nos partenaires dans les pays limitrophes. Nous sommes responsables de l’ensemble du traitement temps réel des données sismiques en Suisse. Le logiciel principal utilisé à cet effet est SeisComP3, une solution open source très appréciée et largement utilisée pour le suivi de la sismicité, que nous améliorons en permanence. Notre équipe active de recherche gère la configuration opérationnelle du système, et évalue de nouvelles méthodes pour détecter et améliorer la caractérisation de la sismicité (Dr Tobias Diehl). Nous développons également de nouvelles approches pour l’alarme précoce et la caractérisation rapide de la source (Dr Maren Böse et Dr Frédérick Massin) ; pour l’estimation des forts mouvements du sol et de leurs impacts (Dr Carlo Cauzzi) ; et pour la surveillance de la sismicité induite. Un des objectifs clés de notre groupe est de transformer ces procédures en logiciels opérationnels. Nous surveillons également l’état de santé du réseau et, aidés par l’équipe ELAB, nous essayons d’optimiser ses performances.
Bien que notre centre d’intérêt principal soit la Suisse, nous développons également des techniques qui peuvent s’appliquer ailleurs, en partenariat avec des agences du monde entier, pour développer et installer des systèmes d’alerte précoce et de surveillance Californie, Amérique centrale et Chili, par exemple. Les modules logiciels open source d’alerte précoce que nous développons, accompagnés d’outils d’affichage, sont compatibles avec SeisComP3 et sont donc prêts à être adoptés par de nombreux réseaux sismiques autour du monde.
Pour compléter l’exploitation de l’infrastructure de surveillance en temps réel, notre groupe dirige également l’équipe de sismologues de service du SED. Ceux-ci réagissent aux phénomènes importants détectés et fournissent une vérification manuelle rapide. Cette équipe crée et maintient le catalogue sismique national, qui est mis à jour dans les heures ou les jours qui suivent un évènement. Philipp Kästli de l’équipe informatique développent et exploitent le logiciel d’alerte sismique qui notifie immédiatement les médias, les autorités, le public, le Service Sismologique Suisse (SED) et les scientifiques intéressés des évènements sismiques notoires pour la Suisse. Nous avertissons également les autorités suisses des évènements télésismiques à grande échelle qui pourraient avoir un impact local ou régional important.
Le groupe de recherche « Sismotectonique » est dirigé par le docteur Tobias Diehl et se penche sur l’analyse des données sismiques pour mieux comprendre le contexte tectonique et ce qui se passe dans le sous-sol. Son attention se concentre spécialement sur les Alpes et l’avant-pays alpin suisse, mais les membres du groupe sont également engagés dans de nombreux projets internationaux, par exemple au Bhoutan et dans le projet AlpArray. Les enregistrements des tremblements de terre locaux, régionaux, mais aussi détectés à grande distance peuvent être notamment utilisés pour décrire finement en 3D la structure de la vélocité dans le sous-sol, dans ce qu’on appelle une analyse tomographique, et par la même occasion localiser aussi précisément que possible ces séismes. Cela permet également des conclusions indirectes sur les caractéristiques de la roche et sur ses paramètres physiques (densité, température). Les « caractéristiques de rayonnement » des séismes permettent de tirer des conclusions sur les processus de rupture et les conditions de contraintes dans le sous-sol.
La mission InSight de la NASA va faire atterrir sur Mars en novembre 2018 une charge utile scientifique comprenant un ensemble sismométrique large bande (SEIS). En s’appuyant sur son expertise et son infrastructure de suivi des séismes et de traitement des données sismiques sur Terre, le groupe « Surveillance des séismes » assure le rôle de leader du Service Tremblements de Mars, qui construira un catalogue des évènements sismiques à partir des données enregistrées par SEIS. Dr John Clinton, co-investigateur du projet InSight, coordonnera ce service, assisté par le Dr Maren Böse, le Dr Savas Ceylan et le Dr Fabian Euchner. Le service Tremblements de mars permettra la détection, aussi bien automatique que contrôlée et la caractérisation de la sismicité locale ou distante, ainsi que des impacts de météorites. Ce service doit créer un catalogue complet de haute qualité des évènements sur Mars, en soi déjà un objectif critique pour la mission InSight, et alimenter par des données essentielles le développement de modèles de croûte et de structure interne martiennes. Les techniques analytiques mono-sismomètre qui ont été développées pour la Terre sont adaptées pour caractériser la sismicité martienne. Le service Tremblements de Mars sera assuré conjointement par le SED et les groupes SEG de l’ETH Zurich, dirigé par le professeur Domenico Giardini, co-investigateur InSight, le Dr Martin van Driel et le Dr Amir Khan. Le service fait également partie d’une initiative Science et Service plus large, coordonnée par le professeur Philippe Lognonné de l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP).