Le suivi de la sismicité
Dans le cadre de sa mission de surveillance de l'environnement, la Direction des applications militaires (DAM) du CEA assure un suivi de la sismicité pour le territoire national (alerte sismique) et pour le reste du monde. A cette fin, des réseaux de stations sismiques ont été installés en France et à l'étranger. De plus, l'implication de la France dans l'Organisation du traité d'Interdiction complète des essais nucléaires (Otice) permet d'avoir également accès, quasiment en temps réel, aux données de nombreuses stations installées à l'étranger. Le traitement de ces données conduit à l'élaboration de bulletins des séismes et permet de mener de nombreuses études en sismologie. Grâce à l'ensemble de ces compétences, le Département analyse, surveillance, environnement (Dase) de la DAM bénéficie d'une reconnaissance sur le plan international.
 
Le réseau des stations sismiques
 
Initiée à la fin des années cinquante dans un but de détection, la mise en place du réseau de sismographes du Laboratoire de détection géophysqiue (LDG) a débuté par l'installation de trois stations en Normandie. Trois autres ont rapidement suivi dans le Morvan. Ce réseau a évolué par la suite pour atteindre aujourd'hui plus de quarante stations réparties sur l'ensemble du territoire métropolitain, y compris en Corse.
Évolution du réseau sismique du DASE au cours du temps.
Évolution du réseau sismique du DASE au cours du temps.


La carte ci dessus montre l'évolution du réseau en fonction de la date d'installation des stations (décrites sous forme d'un code à 3 ou 4 caractères reconnu internationalement). Le réseau de base (points bleus) s'est constitué petit à petit de la fin des années 1950, jusqu'en 1976. Après une période sans beaucoup d'évolutions (cercles rouges), la couverture de la France a été améliorée, en 1995, par l'installation de stations en Bretagne, Ardennes, Pyrénées et, dans une certaine mesure, dans les Alpes (points noirs). La dernière évolution a eu lieu en 2001 avec, en particulier, l'installation de trois stations en Champagne (points mauves).

Les données fournies par ces stations sont transmises en temps réel jusqu'au site de Bruyères-le-Châtel où elles sont centralisées, enregistrées et traitées.
 
Les traitements de routine
 
Le but de ces traitements est d'extraire un maximum d'informations des signaux reçus des stations : détection, localisation, détermination de la magnitude et caractérisation des événements enregistrés. Deux types de traitements existent en parallèle, un traitement automatique rapide et un traitement interactif différé beaucoup plus complet et précis.

Traitements automatiques

Dans ce type de traitement, on recherche en temps réel d'éventuels événements en étudiant les variations de l'énergie contenue dans les enregistrements reçus de chacune des stations et la cohérence temporelle entre ces variations. Lorsque de tels événements sont détectés, les temps d'arrivée des différentes ondes sismiques sont recherchés et une localisation automatique est effectuée. La magnitude est calculée à partir des amplitudes mesurées sur les signaux.

Lorsque certains critères (géographique, seuil de magnitude) sont atteints, le sismologue d'astreinte est averti automatiquement afin de générer une alerte à destination des autorités.

Traitements interactifs

Ces traitements, réalisés en temps différé, sont basés sur les mêmes principes. Les événements sont recherchés, à la fois à l'aide des résultats des traitements automatiques, mais également en visualisant sur écran l'ensemble des signaux. Cette dernière méthode permet de retrouver certains événements, généralement de faible magnitude, non mis en évidence par les systèmes automatiques. Elle permet en outre d'éliminer les tirs de carrière, beaucoup plus nombreux que les séismes et qui, en général, ne présentent pas d'intérêt et n'ont pas leur place dans un catalogue de sismicité.

Les analystes procèdent au pointé précis des caractéristiques des ondes sismiques en utilisant une batterie d'outils graphiques : corrélations entre signaux, traitements spectraux, étude du mouvement des particules sur les trois composantes d'une station (verticale, Nord-Sud et Est-Ouest), localisations relatives, etc. Allié à l'expérience des analystes et à l'utilisation de données externes, ce traitement aboutit à des localisations précises.

Exemple de résultat de traitement interactif
Exemple de résultat de traitement interactif


L'ensemble des mesures (heures d'arrivée, amplitudes, azimuts) effectuées sur les stations, ainsi que les caractéristiques des événements (coordonnées, magnitude, type), sont réunies dans des bulletins sismiques hebdomadaires mis à la disposition de la communauté des sismologues.
Certains séismes particulièrement intéressants font l'objet d'études plus approfondies.

L'évolution du nombre d'événements traités est présentée sur l'histogramme suivant. On peut y distinguer quatre périodes matérialisées par des flèches.

Antérieurement à 1976, les événements traités l'ont été, dans le cadre de l'établissement de la carte sismo-tectonique de la France, à partir des archives "papier".

Par la suite, le traitement systématique de l'ensemble des données sismiques dans l'optique d'éditer des bulletins, a été autorisé par la généralisation de l'usage de l'informatique qui a permis les calculs rapides de localisation et le stockage de grandes quantités d'informations sous forme numérique.

La seconde période d'augmentation, à la fin des années 80, correspond à l'époque où le travail sur écran d'ordinateur a remplacé celui effectué précédemment sur des enregistrements papier, à l'aide de la règle graduée, du crayon et de la gomme. La capacité et la finesse d'analyse s'en sont trouvées accrues.

Évolution du nombre de séismes traités avec le temps.
Évolution du nombre de séismes traités avec le temps.


La troisième étape, vers le milieu des années 90, correspond au moment où le réseau a été rajeuni (transmission numérique par satellite, nouvelles stations implantées en Bretagne, les Alpes et les Pyrénées.

La dernière évolution, que l'on observe en 2000, est liée à une demande de surveillance du nord-est de la France, qui a conduit à installer trois stations supplémentaires.

Nombre de phases sismiques lues en fonction du temps.
Nombre de phases sismiques lues en fonction du temps.


Le phénomène est encore plus évident sur l'histogramme ci-contre qui représente le nombre de phases sismiques lues en fonction du temps. En 1980, le nombre moyen de phases lues par séisme était de 12, en 2002, ce nombre atteint environ 24.

Les histogrammes illustrent une meilleure détectabilité et une localisation plus précise des séismes, en particulier locaux et régionaux. En aucun cas elles ne sont l'image d'une augmentation de la sismicité. Cette évolution est seulement représentative de l'élargissement du réseau et de l'usage de moyens de traitement plus performants.

Sismicité naturelle de la France et de ses environs entre 1962 et 2010, en fonction de la magnitude Ml.
Sismicité naturelle de la France et de ses environs entre 1962 et 2010, en fonction de la magnitude Ml.