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La détection sismique des avalanches

 

Les avalanches menacent de nombreuses régions montagneuses. Les personnes désirant s’informer sur le danger d’avalanches du moment, notamment les responsables de la sécurité des communes, ou encore les pratiquants du hors-piste, consultent en général le bulletin d’avalanches. Il est d’autant plus important de pouvoir prévoir ce danger avec précision. Les prévisionnistes d’avalanches s’appuient pour cela entre autres sur des données concernant l’activité avalancheuse du jour, car les départs observés fournissent des informations importantes sur la stabilité du manteau neigeux. La plupart du temps, ils sont informés par une personne qui a observé l’avalanche sur place. De telles observations arrivent malheureusement souvent trop tard, car elles ne sont pas possibles la nuit ou par mauvaise visibilité. On ne sait donc pas toujours exactement combien d’avalanches se sont déclenchées, et à quel moment.

 

Écouter la neige

Pour les prévisionnistes, il serait donc intéressant de pouvoir savoir si des avalanches se déclenchent, pratiquement en temps réel, et par tous les temps. Dès le milieu des années 1970, on savait que les capteurs sismiques étaient en principe les plus aptes à ce type de détection. Ils enregistrent les vibrations du sol, et sont d’habitude utilisés pour détecter les tremblements de terre. Les technologies de mesures sismiques ayant fortement évolué au cours de la dernière décennie, il est possible aujourd’hui de mettre en œuvre en montagne des capteurs très sensibles pour enregistrer en permanence les vibrations du sol. Mais il n’y a pas que les tremblements de terre ou les avalanches qui provoquent ce type de vibrations : les explosions, les avions, les hélicoptères et même les remontées mécaniques peuvent faire de même. La difficulté consiste donc à faire la distinction entre les signaux des avalanches et ceux d’autres sources. Le SLF travaille donc depuis longtemps à mieux détecter et interpréter les signaux sismiques des avalanches.

 

Pour ceci, les chercheurs ont installé sur quatre sites d’essais et à proximité de zones de départ des instruments appelés géophones, leur permettant de détecter les vibrations du sol provoquées par les avalanches sur une surface d’environ 2 km² (figure 1). Par ailleurs, ils ont mis en place des caméras leur permettant de comparer images et signaux sismiques. Ils ont ainsi pu vérifier la forme des signaux provoqués par les avalanches (fig. 2). La portée de ce système de mesure sismique dépend fortement de la taille et du type des avalanches. Les grosses avalanches peuvent être détectées même si elles sont relativement éloignées, tandis que les petites ne se manifestent que lorsqu’elles s’écoulent directement au-dessus du capteur. Pour améliorer la portée et pour mieux discerner les signaux des avalanches d’autres bruits, les chercheurs ont placé les géophones sur des rochers (fig. 4).

 

Détection automatique des avalanches

Après avoir beaucoup appris au cours des quatre dernières années, grâce aux données collectées, sur les signaux sismiques envoyés par les avalanches, les chercheurs développent désormais un système permettant de les détecter automatiquement. Pour ceci ils travaillent à un programme informatique qui décide seul si le signal enregistré provient d’une avalanche ou d’une autre source. Les premiers tests sont prometteurs : lors d’une période marquée par de nombreuses avalanches de neige humide, le programme a pu identifier correctement 16 avalanches à partir des données collectées, sans faire de fausses interprétations pour les autres sources (figure 6). Cependant, les chercheurs doivent continuer à améliorer le programme, car dans d’autres conditions le taux d’erreurs d’interprétation est encore assez élevé. Dès que la fiabilité générale sera bonne, les scientifiques désirent équiper leurs stations de mesure pour obtenir des données en temps réel sur l’activité avalancheuse.

 

Localisation automatique des avalanches

Avec le système automatique de détection des avalanches décrit plus haut, il est possible de déterminer exactement quand une avalanche s’est déclenchée. Par contre, on ne sait pas encore localiser correctement les phénomènes. Pour obtenir là aussi de meilleures données, le SLF teste une autre disposition : les scientifiques ont groupé sept géophones en cercle, et ont utilisé des techniques de traitement du signal déjà appliquées par les sismologues. Mais comme les signaux des avalanches ne sont pas exactement similaires à ceux des séismes, ils doivent encore améliorer cette méthode pour les avalanches.

Détails du projet

Durée du projet

2014 - 2018

Direction du projet

Dr. Matthias Heck