Portrait en extérieur devant un buisson ensoleillé de Jean-Paul Ampuero

Le CNRS a récompensé la qualité du travail de Jean-Paul Ampuero sur les très grands séismes en lui décernant la médaille d'argent 2023.

© Université Côte-d'Azur

Jean-Paul Ampuero : comprendre les très grands séismes

Mis à jour le 24.11.2023

Le Pérou est secoué chaque année par plusieurs centaines de séismes perceptibles. Une menace omniprésente dans laquelle Jean-Paul Ampuero a grandi et qui l’a poussé à chercher des solutions pour aider son pays. Ce qu’il fait aujourd’hui depuis la France, au sein du laboratoire de recherche Géoazur. Il étudie les très grands séismes et leur dynamique de rupture afin de mettre en place des systèmes d’alerte précoce toujours plus performants. Des travaux dont la qualité et l’originalité ont été reconnues sur le plan national et international par la médaille d’argent du CNRS 2023. 

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En décernant la médaille d’argent à Jean-Paul Ampuero, le CNRS ne met pas seulement en lumière les travaux révolutionnaires en mécanique et imagerie des séismes du chercheur et de son laboratoire, mais aussi la sismologie dans son ensemble. « De mémoire, cela faisait 20 ans qu’un sismologue n’avait pas été médaillé. C’est un coup de projecteur qui va susciter un plus grand intérêt pour nos projets et attirer de nouveaux étudiants », commente le scientifique.

 

En parallèle de ses activités d'enseignant-chercheur, et dans le cadre de ses missions au sein du laboratoire Géoazur, Jean-Paul Ampuero est parfois appelé sur le terrain pour faire des prélèvements de roche et comprendre l'origine des séismes induits.

© Christophe Larroque

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Un enthousiasme pour la transmission qui a teinté tout le parcours de Jean-Paul Ampuero, dont l’intérêt pour la recherche a été éveillé par l’intervention d’un scientifique de l’OrstomOffice de la recherche scientifique et technique outre-mer, devenu en 1998 l’Institut de recherche pour le développement. dans sa classe du lycée français de Lima, au Pérou. Cette passion, il l’a transmise à son tour aux étudiants du California Institute of Technology pendant 12 ans et continue de la partager avec ceux de l’université Côte d’Azur de Nice, où il est désormais titulaire d’une chaire d’excellence. « C’est un réel plaisir de partager mes connaissances, mais aussi de repérer de jeunes talents et de les encourager à faire de la recherche dans mon domaine », souligne-t-il. Chez certains étudiants venant de pays où le risque sismique est une réalité, il retrouve même la forte motivation qui l’a lui aussi décidé à étudier la sismologie.

 

Mieux comprendre avec des approches créatives

 

Le 15 août 2007, la région de Pisco est secouée par un séisme de magnitude 5,9. Un parmi les centaines de séismes que connait le Pérou chaque année.

© Jérôme Chandes

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Jean-Paul Ampuero a grandi au Pérou, pays situé dans la ceinture de feu du PacifiqueRégion géologique qui suit les 40 000 km de pourtours de l'océan Pacifique où se concentre la majorité des activités volcano-sismique de la planète. et exposé à d’importants risques sismiques. Poussé par la volonté d’aider son pays, il s’envole pour Paris une fois le bac en poche. Le futur chercheur y étudie la physique à l’université Paris VII puis la géophysique à l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP), avant d’entamer une brillante carrière internationale. Son objet d’étude : les mégaséismes dont il cherche à comprendre la géométrie et évaluer la vitesse de propagation. Pour cela il a développé avec son équipe une méthode d’imagerie des très grands séismes avec laquelle il a analysé les plus grands tremblements de terre des 20 dernières années et déterminé leur vitesse de rupture. « C’est comme ça que nous avons découvert que 15 % des séismes sont en fait des séismes supershear, plus rapides que les ondes sismiques de cisaillementLa vitesse d’un séisme supershear est de 4 à 5 km/s alors que les ondes de cisaillement se propagent à 3,5 km/s.1Appelées aussi ondes secondaires ou ondes S, elles se propagent à l’intérieur du globe et apparaissent après les ondes primaires sur les sismogrammes. », confie le chercheur. Une découverte importante, qui permet une meilleure appréhension de ces séismes dont la vitesse de rupture très élevée les rend beaucoup plus puissants et destructeurs que les autres.

L’autre apport majeur du sismologue à la science est sa théorie de la dynamique des très grands séismes. Elle met en lumière l’importance de la profondeur de la croûte fragileEnveloppe supérieure de la croûte terrestre, rigide et cassante sur la géométrie et les conditions d’arrêt des ruptures sismiques. Jusqu’aux magnitudes 6 ou 7, les séismes présentent des ruptures plus ou moins circulaires, qui se propagent dans toutes les directions, telle l’onde générée par la chute d’une goutte sur l’eau. Au-delà, la rupture est bloquée par la profondeur restreinte de la croûte fragile, contraignant les séismes à prendre une géométrie allongée horizontalement. L’énergie qui alimente le séisme sature alors et la rupture développe une inertie, ce qui rend les conditions d’arrêt radicalement différentes.

Quand on pense à la prédiction des séismes, on cherche souvent à savoir quand est-ce qu’ils vont commencer, mais ce n’est pas suffisant. Il faut aussi savoir quand est-ce qu’ils vont s’arrêter, car c’est ça qui déterminera leur magnitude.

Mieux alerter avec des systèmes innovants

 

Aujourd’hui, le chercheur met ses découvertes au service des pays touchés par le risque sismique, dont le sien, comme il se l’était promis. « Aux États-Unis, je faisais surtout de la recherche fondamentale. À l’IRD je peux valoriser mon expérience et mes connaissances à travers des applications concrètes. »
 

Le 27 février 2010, un séisme de magnitude 8,8 dont l'épicentre est dans l'océan Pacifique, à 6,4km des côtes, ébranle le Chili et entraine un tsunami.

© IRD - Raphaël Almar

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Il participe ainsi au développement d’un système d’alerte sismique précoce au Pérou, qui deviendra public l’année prochaine. Capable d’analyser avec l’intelligence artificielle les toutes premières secondes d’un signal enregistré par les sismomètres, ce système permet d’estimer la localisation et la magnitude d’un séisme pour envoyer une alerte à la région. Et ce dispositif, son équipe s’attèle à le rendre plus performant en instrumentant le fond des mers à quelques centaines de kilomètres des côtes chiliennes, au plus près des épicentres des séismes les plus destructeurs. Pour cela, ils utilisent des câbles de fibre optique destinés à la télécommunication, qu’ils transforment grâce à un système de détection acoustique distribuéeSystème permettant de fournir une détection de signaux de déformation dynamique tout au long de la fibre..

Un projet rendu possible par la multidisciplinarité du laboratoire Géoazur, qui est une véritable force pour Jean-Paul Ampuero.

À l’IRD, on a la possibilité d’établir des ponts interdisciplinaires essentiels pour la recherche. Par exemple, en associant mes travaux à ceux de mes collègues en sciences humaines, nous pourrons mieux déterminer le risque d’un séisme qui ne dépend pas seulement de sa mécanique physique, mais aussi de la vulnérabilité des populations. Cela ouvre de grandes opportunités pour le futur de mes projets.

Le risque sismique à la croisée de plusieurs objectifs de développement durable

La prévention des séismes est un enjeu crucial qui requiert la mise en place d’actions simultanées s’inscrivant dans différents objectifs de développement durable de l’ONU. Tout d’abord l’objectif 11, qui porte sur les villes et communautés durables, et notamment sa cible 5 se concentrant sur la prévention et la limitation de l’impact des catastrophes. L’objectif 13 ensuite, et sa cible 1 qui invite les décideurs à renforcer, dans tous les pays, la résilience et les capacités d’adaptation face aux aléas climatiques et aux catastrophes naturelles liées au climat. En effet, bien que le climat n’affecte pas l’occurrence des séismes, le changement climatique peut amplifier leurs impacts et leurs effets induits. Ainsi, l’augmentation du niveau de la mer expose plus de populations aux tsunamis produits par les grands séismes et les pluies extrêmes multiplient la probabilité des glissements de terrain, y compris ceux déclenchés par des séismes. Enfin, la géothermie profonde et le stockage sous-terrain de carbone sont des activités liées à la transition énergétique engendrant un risque de sismicité induite et faisant le lien avec l’objectif 7 cible 2 qui exhorte à l’accroissement de la part de l’énergie renouvelable dans le bouquet énergétique mondial.


    • Jean-Paul Ampuero, Géoazur (Université Côte d’Azur/Observatoire de la Côte d’Azur/IRD/CNRS)
      Retrouvez ici les publications de Jean-Paul Ampuero.

      • Comportement de glissement diversifié des barrières de failles à vitesse affaiblie
        Diego Molina-Ormazabal, Jean-Paul Ampuero & Andrés Tassara, Diverse slip behaviour of velocity-weakening fault barriers, Nature Geoscience, 29 septembre 2023 ; https://rdcu.be/dqHFP
         
      • Alerte sismique précoce à partir de 3 secondes d'enregistrements sur une seule station avec apprentissage automatique
        Pablo Lara, Quentin Bletery, Jean-Paul Ampuero, Adolfo Inza, Hernando Tavera, Earthquake Early Warning starting from 3 seconds of records on a single station with machine learning, Journal of Geophysical Research, 2 novembre 2023 ; https://doi.org/10.1029/2023JB026575
         
      • Fréquence mondiale des séismes de super cisaillement océaniques et continentaux
        Han Bao, Liuwei Xu, Lingsen Meng, Jean-Paul Ampuero, Lei Gao, Haijiang Zhang, Global frequency of oceanic and continental supershear earthquakes, Nature Geosciences, 31 octobre 2022 ; https://doi.org/10.1038/s41561-022-01055-5
         
      • Continuum des vitesses de rupture sismique permises par le glissement oblique
        Huihui Weng & Jean-Paul Ampuero, Continuum of earthquake rupture speeds enabled by oblique slip, Nature Geosciences, 9 novembre 2020 ; https://www.nature.com/articles/s41561-020-00654-4
    • Louise Hurel, DCPI - IRD