Les mouvements violents des vagues générés par les Medicanes et les tempêtes courantes génèrent des signaux sismiques utiles à l'étude et à la surveillance des phénomènes météorologiques et marins extrêmes.
Étudier les phénomènes météorologiques marins à l’aide d’outils sismologiques pour mieux comprendre les événements extrêmes, notamment ceux résultant du changement climatique.
C'est l'objectif de la recherche Analyse à long terme des microséismes lors d'événements météorologiques extrêmes : Médicanes et tempêtes courantes en mer Méditerranée, vient d'être publié dans la prestigieuse revue « Science of the Total Environment ».
L'étude a été menée par une équipe de recherche multidisciplinaire du Département des sciences biologiques, géologiques et environnementales de l'Université de Catane (Alfio Marco Borzì, Andrea Cannata et Carmelo Monaco), de l'Observatoire de l'EtnaIstituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (Flavio Cannavò et Vittorio Minio), l'Observatoire royal de Belgique (Raphael De Plaen et Thomas Lecocq), le Département d'ingénierie de l'Université de Palerme (Giuseppe Ciraolo), le Département de géosciences de l'Université de Malte (Sebastiano D'Amico), le Centre national de caractérisation et de protection de l'environnement de la zone côtière, de climatologie marine et d'océanographie opérationnelle de l'ISPRA (Carlo Lo Re et Marco Picone), et le Département des sciences de la Terre et de la géoenvironnement de l'Université de Bari (Giovanni Scardino et Giovanni Scicchitano).
Medicane (de MEDITerranean hurriCANE, signifiant ouragan méditerranéen) est un système dépressionnaire identifiable comme un cyclone tropical de petite taille. Il partage certaines caractéristiques avec ce dernier, notamment de fortes précipitations, des vents violents et des ondes de tempête, mais sa durée et son intensité sont limitées en raison de la petite taille de la mer Méditerranée. Malgré cela, il est capable de causer des dégâts importants le long des côtes exposées, constituant un facteur de risque élevé en raison de la forte densité de population et des infrastructures industrielles présentes.
Les « tempêtes saisonnières courantes », quant à elles, sont des perturbations saisonnières classiques, telles que les perturbations atlantiques, capables de produire des pluies, des vents intenses et des ondes de tempête. Les vents violents générés lors de ces événements météorologiques provoquent une intensification du mouvement des vagues, avec des vagues pouvant dépasser 3,5 mètres de hauteur.
"Entre novembre 2011 et février 2023, au moins 9 Medicanes et plusieurs tempêtes saisonnières courantes ont touché la mer Méditerranée et les zones côtières des différents pays qui la bordent." explique Vittorio Minio.
Les vagues de la mer sont capables de transférer de l’énergie à la Terre solide sous la forme d’ondes sismiques faibles, qui sont enregistrées par des stations sismiques courantes.
« Les signaux sismiques produits par l'impact des vagues sur la côte ou par des fluctuations de pression sont connus sous le nom de « microséismes » et constituent un signal omniprésent sur Terre, caractérisé par des amplitudes extrêmement faibles. », ajoute Andrea Cannata Grâce à l'analyse et à l'intégration des signaux enregistrés par 104 stations installées sur les côtes d'Italie, de Malte, de Grèce et de France, des données de hauteur des vagues acquises par des bouées houlomotrices et des données sur l'état de la mer issues de cartes rétrospectives (issues de la modélisation numérique et validées par des observations), il a été démontré que les données microsismiques fournissent des informations précieuses pour le suivi de l'évolution temporelle et spatiale des phénomènes météorologiques marins extrêmes. En effet, pendant les jours d'intensification progressive des événements analysés, les stations sismiques installées dans les zones touchées ont montré une augmentation progressive du contenu énergétique des ondes sismiques. De plus, grâce à deux méthodes de localisation différentes basées sur les signaux sismiques, il a été possible de localiser et de suivre les mouvements des Medicanes. ».
Les analyses réalisées nous ont permis d’obtenir la « signature sismique » et la « magnitude sismique » des Medicanes et des tempêtes saisonnières courantes.
"Les médicanes présentent un contenu fréquentiel allant de 0.18 Hz à 0.35 Hz, tandis que les orages courants sont caractérisés par des fréquences plus élevées (de 0.3 Hz à 0.7 Hz)” continue Alfio Marco Borzì « Les différentes valeurs de « magnitude sismique », qui varient en fonction de l’étendue spatiale de la mer affectée par des vagues de hauteur supérieure à trois mètres, obtenues pour les deux types de phénomènes météorologiques, permettent également de les distinguer.
Les sismomètres étant parmi les premiers instruments géophysiques à être installés et étant maintenant capables de distinguer sismiquement les Medicanes et les tempêtes communes, l'étude des microséismes pourrait aider à reconstituer les changements d'intensité et/ou de fréquence de ces phénomènes, causés par le réchauffement climatique.», conclut Borzì.
Les travaux ont été financés par le projet ARCHIMEDE (appel Prin 2022 PNRR), par le projet i-waveNET (Interreg Italie-Malte, appel 2/2019, axe prioritaire 3) et par le projet PON « Recherche et Innovation 2014-2020 Action IV.5 - Doctorats sur des sujets verts ».
Citation complète de la publication : Borzì, Alfio Marco, et al. « Analyse à long terme des microséismes lors d'événements météorologiques extrêmes : tempêtes médicanes et tempêtes courantes en Méditerranée ». Science of The Total Environment (2024) : 169989.
Lien vers l'étude: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.169989
Images satellite des séismes Medicanes ayant affecté la mer Méditerranée de 2011 à 2023 (©NasaWorldview). L'étoile rouge indique la localisation de la source du microséisme, telle que déterminée par les analyses effectuées.