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Séismes et tsunamis : aux côtés de ceux qui surveillent et alertent


​Surveiller l’activité sismique en Méditerranée occidentale et dans l'Atlantique nord-est, et alerter, le cas échéant, en moins de 15 minutes la Sécurité civile de l’arrivée d’un tsunami sur les côtes françaises : telles sont, depuis 2012, les missions principales du Centre national d’alerte aux tsunamis (Cenalt), rattaché au centre CEA/DAM Ile-de France à Bruyères-le-Châtel.

Publié le 30 juin 2022

Le dispositif est impressionnant : impossible de manquer, en entrant dans la salle d’analyse des signaux géophysiques du Cenalt, le tableau de bord de l’activité sismique mondiale, mis à jour en temps réel via internet et d’autres moyens sécurisés de communication (satellite, liaisons dédiées), qui s’affiche face aux deux rangées d'ordinateurs.

Sur cette carte, près de 300 petits triangles, représentent les stations sismiques du CEA (une cinquantaine en métropole) et celles auxquelles est abonné le Cenalt, et qui sont opérées par des partenaires internationaux (instituts sismologiques en Europe, aux Etats-Unis, au Japon, par exemple) et nationaux, comme le CNRS.

Tableau de bord de l’activité sismique mondiale, mis à jour en temps réel via internet et d’autres moyens de communication.

Tableau de bord de l’activité sismique mondiale, mis à jour en temps réel via internet et d’autres moyens de communication. © CEA / DAM

« Lorsque l’une de ces stations clignote en rouge, cela signifie qu’elle détecte un signal, explique Pascal, sismologue du centre. Cela peut être un coup de vent, le passage d’un camion, etc. Mais si plusieurs stations se mettent à clignoter simultanément, c’est qu’elles sont touchées par une onde assez forte, c’est-à-dire un tremblement de terre. Le système essaie par la suite de trouver l’épicentre de ces détections et ajoute l’information sur la carte, sous la forme d’un cercle, dont la taille représente la magnitude et la couleur indique la profondeur ».


VidéoLe Cenalt - Aux côtés de ceux qui surveillent et alertent

Un centre de référence

Ouvert en 2012, le Cenalt est le seul acteur en France chargé de la surveillance de l’activité sismique qui pourrait générer des tsunamis dans sa zone dédiée, la Méditerranée et l’Atlantique nord-est.

« Depuis les années 1960, le CEA a été moteur dans l’alerte tsunami sur la zone Pacifique, avec la mise en place d’un centre d’alerte à Pamatai, sur l'île de Tahiti, au sein de son laboratoire de géophysique. En parallèle, dans le cadre de la mission historique du CEA de la surveillance des essais nucléaires, tout un réseau de détection des ondes sismiques s’est mis en place. En France métropolitaine, ce système sert également aujourd’hui la mission du CEA pour l’alerte aux forts séismes vis-à-vis des autorités », explique Hélène, géophysicienne au CEA.

La mise en place du Cenalt

C’est à la suite du tsunami de 2004 en Indonésie, que l’Unesco a recommandé la mise en place de systèmes d’alerte partout dans le monde. Et c’est ainsi que, fort de sa compétence en la matière, le CEA a posé sa candidature pour la France pour héberger ce système d’alerte. Sa mise en place s’est construite autour de trois partenaires :

  • le CEA
  • le service hydrographique et océanographique de la Marine (Shom, acteur national de la mesure du niveau de la mer dans les ports grâce à son réseau de marégraphes)
  • le CNRS mettant à disposition 4 de ses stations sismiques dans le sud de la France.

« L’idée étant d’avoir un réseau sismique complet et qui couvre bien toute la zone de surveillance », complète Hélène.

Salle d’analyse des signaux géophysiques du Cenalt;

Salle d’analyse des signaux géophysiques du Cenalt. © CEA/DAM

Comment se déclenche un tsunami ?

Tous les séismes ne causent pas de tsunamis. Ceux qui sont les plus susceptibles d’en déclencher ont les particularités suivantes :

  • la magnitude doit être élevée (au-dessus de 6,0 environ),
  • ils doivent survenir en mer ou très proches de celle-ci
  • et ils ne doivent pas avoir lieu au-delà de 100 kilomètres de profondeur.

Le mouvement de la faille entre également en compte :

  • si ce sont deux plaques divergentes (qui s’éloignent) ou convergentes (qui se rapprochent), cela crée une surélévation ou une dépression du niveau de la mer et crée un tsunami ;
  • en revanche, si l’on a un décrochement, c’est-à-dire que les deux côtés de la faille coulissent l’un contre l’autre, il y a très peu de risque que cela déclenche un tsunami.

Quand le Cenalt donne-t-il l’alerte ?

Pour un séisme ayant lieu en France métropolitaine, le CEA donne l’alerte lorsqu’une magnitude 3,5 est atteinte.

« En 2021, nous avons diffusé 23 alertes sismiques en France, et au maximum, nous sommes montés jusqu’à presque 60 en une année », précise Pascal.

VidéoQuelle est l'origine des séismes ?


Pour l’alerte tsunami, le seuil de diffusion de l’information est pour une magnitude 5,5 : « Cela ne veut pas dire qu’il y aura forcément un tsunami, ajoute Pascal, mais nous diffusons l’alerte auprès des autorités nationales et des partenaires internationaux qui sont abonnés à nos alertes - 12 pays au total.

Le seuil à partir duquel il faut être vigilant est une magnitude 6 : si l’on se situe à moins de 400 kilomètres de l’épicentre, il est nécessaire d’évacuer à 100 mètres au-delà des côtes ou de se mettre en altitude, à plus de 3 mètres au-dessus du niveau de la mer environ ».

Une surveillance permanente

Concrètement, comment se lance une telle alerte ? Pour le comprendre, direction « la bulle opérateur », située juste à côté de la salle d’analyse. Benoît, qui est aux manettes aujourd’hui « depuis 6h10, et jusqu’à 14h », fait partie de l’équipe d’opérateurs et opératrices travaillant en 3x8 et assurant une permanence 24h sur 24 et 7 jours sur 7.

Surveillance permanente de l’activité sismique et marégraphique.

Surveillance permanente de l’activité sismique et marégraphique. © CEA/DAM

Sur ses six écrans, il surveille l’activité sismique et marégraphique (changement du niveau de la mer). Lorsque le système détecte un signal, une alerte retentit et résonne dans tout le bâtiment, que nous entendons d’ailleurs au cours de la visite. Ce signal n’est pas nécessairement dans la zone de surveillance du Cenalt, puisque ce dernier détecte également la sismicité globale de la Terre. Une voix de synthèse indique alors l’endroit, la profondeur et la magnitude du séisme détecté.

Cette alerte sonore permet à l’opérateur d’être informé de l'occurrence de l’événement, même s’il n’est pas à proximité immédiate de son poste. Il dispose en outre d’un téléphone portable sur lequel il est appelé automatiquement et d’une alarme sonore qui sonne également tant qu’il ne la désactive pas. Ceci est relativement courant puisqu’au Cenalt, en 2020, 3 111 séismes ont été détectés dans le monde.

Une détection en quelques dizaines de secondes

« La détection automatique de l’événement arrive rapidement. En quelques dizaines de secondes, les stations ont l’information, surtout en Méditerranée où la densité des stations est importante », souligne Pascal. Lorsque l’opérateur a pris connaissance d’une détection, il va vérifier depuis son ordinateur les signaux provenant des sismomètres et confirmer ou non qu’il se passe un évènement sismique. Il peut ensuite estimer rapidement la magnitude du séisme.

VidéoComment caractériser les séismes ?

Si celle-ci est supérieure à 5,5, l'opérateur qualifie le niveau d'alerte du tsunami. « Ensuite, il publie cette information finalisée dans nos matrices de décision qui lui indiquent si cet événement mérite de déclencher une alerte tsunami ou pas, en fonction de la magnitude et de la distance entre l’événement et les zones concernées », continue le spécialiste.

Il existe différents niveaux d’alerte :

  • jaune pour un séisme qui ne risque pas de générer un tsunami,
  • orange pour un risque de tsunami pouvant créer une vague jusqu’à un mètre de haut,
  • rouge pour une vague pouvant dépasser un mètre de haut.

A partir de là, un message est construit, dans un format imposé par le ministère de l’Intérieur et diffusé en alerte montante vers la Sécurité civile qui se charge de la retransmettre, avec les consignes correspondantes au niveau d’alerte, vers les préfectures et les villes concernées.

« Pour un séisme se produisant au large de l’Algérie (comme celui de Boumerdes en 2003), la vague arriverait en 1h15 sur les côtes françaises. Avec une alerte donnée en moins de 15 minutes, délai fixé pour le Cenalt et vu la vitesse de propagation de la vague, cela laisse une heure environ pour effectuer des actions locales. Cela peut paraître court, mais laisse quand même du temps pour évacuer les plages ou arrêter si besoin des systèmes industriels, note Hélène. Mais il est vrai qu’il y a un vrai défi de préparation des populations pour garantir l’efficacité de l’évacuation - ce sur quoi nous travaillons également en appui aux autorités ».

Une redondance de moyens pour alerter

Une fois l’alerte envoyée, le travail de l’opérateur ne s’arrête pas là. Il vérifie déjà que le message est bien parti, et appelle systématiquement le destinataire pour s’en assurer.

« En outre, pour être sûr qu’il arrive bien au destinataire, nous l’envoyons par différents canaux de communication : par mail, par fax, et, au niveau international, par le Système Mondial de Télécommunication, s’appuyant sur des satellites et qui est géré par la météorologie internationale. Nous avons aussi une ligne directe avec le Centre opérationnel de gestion interministérielle des crises, une sorte de « téléphone rouge » qui est reliée par une ligne qui fonctionne même si internet est tombé », pointe Pascal.

Cette redondance de moyens ne concerne pas seulement les moyens de communication. Dans la bulle, nous remarquons que l’opérateur dispose d’un deuxième poste de travail en tous points identique à celui sur lequel il travaille, dans le cas où il rencontrerait un problème sur ce premier poste. Si les deux postes ne fonctionnent plus, il peut se connecter via un autre poste dans la salle d’analyse.

Quand l’opérateur est sûr que l’alerte est correctement arrivée chez les destinataires, il continue à suivre l’activité des marégraphes, et voit s’ils enregistrent des oscillations anormales.

La quarantaine de marégraphes du Shom, notamment, qui sont présents sur tout le pourtour de la métropole, sont les seuls marégraphes au monde à envoyer des données toutes les secondes, via des lignes dédiées. C’est extrêmement utile en cas de tsunami. Grâce à ces données, l’opérateur est capable d’envoyer des messages complémentaires sur la progression de l’événement et l’ampleur des vagues.

VidéoCentre d'alerte aux tsunamis : CENALT

Monter une cellule de crise

Enfin, parallèlement à l’envoi de l’alerte, l’opérateur prévient la personne d’astreinte au CEA traitant de la sismicité. Si le séisme est de grande ampleur, une cellule de crise est armée. « Cette dernière rassemble un expert tsunami, un expert sismologue mais aussi des personnes chargées d’assurer le lien entre les équipes. L’objectif est de pouvoir être réactif pour toutes les demandes qui pourraient être formulées par les autorités. Elles ont notamment besoin d’informations sur l’ampleur du phénomène, le temps que cela va durer, etc. », signale Pascal. La pièce destinée à accueillir la cellule de crise dispose de tout l’équipement nécessaire pour répondre à ces demandes. La dernière étape est la levée de l’alerte.

« Il y a deux phases, distingue Pascal, la fin de l’alerte diffusée par le Cenalt, et la levée d’alerte du côté de la Sécurité civile, qui ne sont pas forcément concomitantes : de notre côté, lorsque l’on voit que le phénomène est en train de s’atténuer, nous arrêtons le suivi. En revanche, au niveau local, cela ne signifie pas que l’alerte va être levée car il y a peut-être toujours des courants maritimes dans les ports que nous pouvons détecter via des indications de remous s’il y a des marégraphes. »

L’objectif : être prêt

Heureusement, cette procédure millimétrée n’a pour le moment que peu été éprouvée en conditions réelles. Depuis ses débuts, le Cenalt a en effet envoyé 81 alertes de niveau information (sans risque de tsunami), et seulement 2 alertes de niveau avertissement (vagues attendues de moins de 1 mètre sur les côtes) – la dernière, en mars 2021, pour un séisme ayant causé des variations du niveau de la mer à Toulon d’une dizaine de centimètres.
Cependant, pour rester opérationnel, les équipes sont soumises très régulièrement à un certain nombre de tests et d’exercices nationaux et internationaux. « Tout d’abord, une fois par mois, nous faisons des tests de communication à l’international, pour vérifier la validité des coordonnées dont nous disposons, et nous assurer que le destinataire va bien recevoir l’alerte. Ensuite, tous les mois, nous faisons un test de diffusion d’alerte tsunami avec la Sécurité civile française : on génère un faux événement et nous le diffusons et « jouons » tout le processus jusqu’à la levée d’alerte. Certains exercices sont très poussés et peuvent aussi impliquer des préfectures, les communes, les capitaineries de port et les industriels situés en bord de côte comme nous l’avons fait dans les Bouches-du-Rhône le 4 novembre 2021. Et nous faisons la même chose avec nos partenaires internationaux : nous simulons un événement que nous leur envoyons afin de les sensibiliser », détaille Pascal.

Hélène complète, « en effet, tous les trois ans environ, lUnesco organise un exercice global appelé NEAMWave (pour Nord Est Atlantique Méditerranée et mers adjacentes), impliquant toute cette région ».

Les deux scénarios tsunamis surveillés en France

Pour identifier les principaux risques qui menacent la zone surveillée par le Cenalt, les sismologues étudient les séismes du passé qui sont plus ou moins documentés, selon les écrits d’époque disponibles. Notamment pour celui de Lisbonne, en 1755, les sismologues ont pu estimer sa magnitude de manière indirecte, en fonction de leur connaissance de la zone sismique et des destructions enregistrées. C’est ainsi que deux scénarios types principaux sont envisagés :

  • le premier serait un séisme d’une magnitude 7 voire 7,5 au large de l’Algérie. L’exemple le plus récent est le séisme de Boumerdes en 2003, de magnitude 6,8, et dont les conséquences ont été ressenties dans des petits ports de la côte d’Azur, avec une augmentation du niveau de la mer d’environ 1 mètre dans certains endroits ;
  • le deuxième serait un séisme au large de Lisbonne, comme celui de 1755, de magnitude 8,6, qui a quasiment rasé la ville, et dont le tsunami d’amplitude locale de 12 à 15 m a eu des effets jusqu’en Irlande (trois mètres d’augmentation du niveau de la mer) et aux Antilles. Sur les côtes françaises, l’effet pourrait être moindre, autour d’un ou deux mètres. Dans ce scénario, le temps avant que le tsunami ne frappe les côtes françaises serait plus long qu’en Méditerranée, puisqu’il y aurait entre 4 et 5h de délai.

Dans les deux cas, les principaux risques seraient des courants forts, une augmentation du niveau de la mer pouvant aller de quelques dizaines de centimètres à près de 3 à 4 mètres, et des phénomènes de siphon dans les ports et sur les plages, qui, en cas d’inondation, pourraient causer de lourds dégâts matériels en raison de l’occupation importante du littoral.

Sensibiliser et former la population

Le Cenalt est également très impliqué dans la prévention et la formation de la population. Il participe à de nombreux exercices impliquant la société civile, les villes et les préfectures. Notamment, les équipes travaillent avec la ville de Cannes et forment le personnel de bord de mer (plagistes, kiosquistes, etc.) à reconnaître les signes précurseurs d’un tsunami : bruit, retrait de la mer, vibrations dues au séisme afin qu’ils puissent évacuer les gens à temps.

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