Des chercheurs détectent pour la première fois des perturbations exceptionnelles de l’ionosphère provoquées par le passage du tsunami japonais du 11 mars 2011
Grâce à l’analyse du signal GPS et de « l’air glow » au-dessus de Hawaii, des chercheurs Français (IPGP, Université Paris Diderot, CEA, Noveltis), Américains, Japonais et Brésiliens révèlent les répercussions exceptionnelles des séismes et tsunamis de Tohoku-oki sur l’ionosphère.
Sur la trentaine de séismes de magnitude supérieure à 8 survenus depuis 1975 de part le monde, les 4 ayant eu lieu au Japon avaient une magnitude ne dépassant pas 8.3. L’amplitude des ondes générées par le séisme de Tohoku-oki, d’une magnitude 9, fut donc 10 fois plus importante(1). Les ondes générées par le séisme furent enregistrées non seulement à terre par les sismomètres (ondes sismiques), dans l’océan par les capteurs de niveau d’eau (ondes de tsunamis), mais aussi dans l’ionosphère, à plus de 350 km d’altitude par les récepteurs GPS.
Les déplacements verticaux du fond de l’océan se sont transmis à la couche d’eau de l’océan qui s’est déplacée verticalement de plus de 6 mètres au-dessus de l’épicentre poussant brusquement l’atmosphère terrestre et engendrant, ainsi, tout à la fois un tremblement de l’atmosphère et une sorte de tsunami atmosphérique.
Ces ondes se sont amplifiées progressivement en montant en altitude, puis ont transféré une partie de leur mouvement à l’ionosphère terrestre, cette partie de l’atmosphère située au-delà de 100 km d’altitude où les atomes et molécules de l’atmosphère sont ionisés en ayant perdu un ou plusieurs de leurs électrons.
Avec le développement des réseaux GPS, l’observation de ces signaux est devenue courante depuis une dizaine d’années : ces ondes ionosphériques génèrent en effet des perturbations des signaux GPS, qui, une fois isolées, permettent de reconstruire les variations locales de la densité électronique de l’ionosphère. Mais le séisme de Tohoku a permis pour la première fois d’isoler toutes les ondes dans l’atmosphère : ondes acoustiques générées par la rupture du séisme, ondes guidées dans la troposphère terrestre et ondes dites de gravité, sorte de tsunami atmosphérique qui, sans destruction, ont survolé l’archipel japonais pour le dépasser et poursuivre son chemin vers la Chine.
L’onde atmosphérique générée par le tsunami a été détectée non seulement au-dessus du Japon par les récepteurs GPS, mais aussi à Hawaii, environ 7h et demi après le séisme, et imagée pour la première fois grâce à la lueur du ciel associée aux réactions chimiques de recombinaison (airglow). En effet, lorsqu’un ion O+ capte un électron et génèrent un atome d’oxygène, il perd de l’énergie en émettant un photon dans le rouge, à 630 nm de longueur d’onde. Le passage d’une onde de gravité atmosphérique perturbe cette réaction en transférant différemment son mouvement aux électrons et aux ions O+ de l’ionosphère qui ont des tailles et des masses différentes.
En utilisant les émissions dans l’ultra-violet, il sera en effet possible d’observer ce signal de jour comme de nuit. Le rayonnement UV étant de plus absorbé par la couche d’ozone, cette dernière masquera alors les émissions solaires réfléchies par la Terre. Un tel système spatial permettra donc de détecter et de suivre les perturbations ionosphériques des tsunamis de demain, même si ces derniers ont lieu dans des endroits de la Terre bien moins instrumentés que le Japon.
Source : CNRS
