Magnitude Compression at Two Completeness Thresholds and the Likelihood of Large Earthquakes: Pre-registered Tests of Blue-Dominance and Red-Persistence Rules
Cette étude préenregistrée analysant les catalogues de séismes du Japon, du Chili et de la Turquie a révélé que, bien qu'une règle de « dominance bleue » (où la compression de magnitude à un seuil inférieur excède celle à un seuil supérieur) ait permis d'identifier avec succès des périodes de réduction significative de la probabilité de grands séismes, aucune des règles testées n'a pu prédire de manière fiable l'approche de grands séismes.
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Les séismes sont la manière dont la planète libère le stress accumulé le long des fissures de sa croûte, et depuis plus d'un siècle, les scientifiques étudient les catalogues de chaque tremblement enregistré par des instruments sensibles. Ces archives contiennent une vaste quantité de données, répertoriant le temps, la localisation et l'intensité de millions d'événements, des plus faibles frissons à peine ressentis par les humains aux ruptures massives qui remodèlent les paysages. Un défi central dans ce domaine est de distinguer le bruit de fond de l'activité sismique quotidienne des motifs spécifiques qui pourraient signaler qu'un séisme important et dangereux est imminent. Bien qu'il soit établi que les séismes ont tendance à se regrouper dans le temps et l'espace, les secousses plus petites suivant souvent les plus importantes, trouver un signal fiable à court terme pour un événement majeur est demeuré insaisissable. La plupart des signaux proposés n'ont pas résisté à des tests rigoureux face à de nouvelles données, laissant la communauté scientifique sans méthode fiable pour prédire quand le sol va de nouveau trembler violemment.
Dans une étude récente, un chercheur s'est proposé de tester une idée spécifique sur la façon dont la taille des séismes évolue au fil du temps, en utilisant une méthode conçue pour éviter les pièges courants consistant à chercher des motifs après qu'ils soient déjà apparus. L'étude s'est concentrée sur trois régions distinctes connues pour leur activité sismique : la péninsule de Noto au Japon, la région d'Iquique au Chili et la zone de Kahramanmaras en Turquie. Le chercheur a examiné la relation entre deux façons différentes de mesurer la « compression » des magnitudes de séismes. Une mesure portait sur tous les séismes d'une magnitude supérieure à 1,5, qui sont fréquents et petits, tandis que l'autre ne portait que sur ceux supérieurs à 3,0, qui sont plus rares et plus énergétiques. En suivant ces deux mesures côte à côte au fil du temps, le chercheur a testé trois règles spécifiques pour voir si elles pouvaient prédire l'occurrence d'un séisme majeur dans les trois mois à venir. Pour garantir que les résultats ne soient pas le fruit du hasard, les règles ont été écrites et verrouillées par un horodatage numérique avant toute analyse des données, une pratique appelée pré-enregistrement qui empêche les scientifiques de modifier leurs critères après avoir vu les résultats.
L'étude a révélé que l'une des trois règles offrait un aperçu clair et statistiquement significatif, tandis que les deux autres non. La règle réussie impliquait une période où la mesure des séismes plus petits et plus fréquents restait systématiquement plus élevée que la mesure des séismes plus grands et plus rares. Lorsque cette « dominance bleue » se produisait, c'est-à-dire que la courbe des petits événements restait au-dessus de la courbe des grands événements sans interruption, la probabilité d'un séisme majeur dans les 90 jours suivants chutait de manière spectaculaire. Dans les trois régions étudiées, cet état a été suivi par un séisme majeur seulement environ un cinquième du temps par rapport à un jour moyen. Ce résultat s'est avéré exact même après que les chercheurs ont tenu compte du nombre total de séismes se produisant dans la zone, suggérant que le motif des tailles, plutôt que le simple volume d'activité, portait l'information. La découverte implique que lorsque le sol produit des tremblements mineurs qui sont très uniformes en taille, sans que les événements plus importants ne deviennent également uniformes, la région est dans une phase de calme où une rupture majeure est peu probable.
À l'inverse, l'étude a explicitement écarté l'idée qu'une augmentation des séismes plus importants puisse servir de signe d'avertissement. L'une des règles testées suggérait que si la courbe des séismes plus importants passait au-dessus de la courbe des plus petits de manière répétée, ou si elle restait au-dessus pendant une semaine ou plus, un séisme majeur serait plus susceptible de suivre. Les données ont montré que si les croisements répétés étaient effectivement corrélés à une activité plus intense, c'était simplement parce que la zone était déjà très active avec de nombreux séismes, et non parce que le motif lui-même prédisait un événement majeur. De même, lorsque la courbe des séismes plus importants restait au-dessus de celle des plus petits pendant au moins sept jours, cela ne précédait pas de manière fiable un séisme majeur. En fait, seulement quatre des quatorze séismes majeurs analysés dans l'étude avaient été précédés par une telle période de stabilité. Ce résultat contredit l'idée intuitive selon laquelle une longue période de secousses de haute énergie et uniformes signale que la croûte accumule le stress nécessaire à une libération massive.
Les chercheurs ont pris soin de noter que leurs conclusions reposent sur un nombre relativement restreint de séismes majeurs — quinze au total à travers les trois zones — et que les résultats doivent être confirmés par des ensembles de données indépendants qui ne faisaient pas partie de cette analyse initiale. L'étude ne prétend pas avoir résolu le problème de la prédiction des séismes, ni ne propose un outil capable de dire précisément quand évacuer. Elle identifie plutôt une condition spécifique où le risque d'un séisme majeur est nettement inférieur à la normale. Cette distinction pourrait être pratiquement utile pour les gestionnaires d'urgence et les scientifiques, en les aidant à identifier les périodes où une surveillance de routine est suffisante, plutôt que lorsque une vigilance accrue est nécessaire. En figeant les règles et le code utilisés dans l'étude, le chercheur a permis à d'autres de tester ces mêmes motifs sur de nouvelles données provenant du Japon et de Californie, garantissant ainsi que le processus scientifique continue d'affiner notre compréhension de la manière dont la terre se comporte avant de trembler.
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