Mouvement sismique haute résolution et effets des séismes en zone montagneuse / High-resolution ground motion and earthquake effects in mountainous areas

4 à 6 mois à partir de février 2020 / 4 to 6 months starting February 2020

Version française (English below) :

En zone montagneuse, les dégâts et les effets gravitaires causés par les séismes ont une répartition très hétérogène. La crise sismique qui a frappé les Apennins (Italie) en 2016 illustre la difficulté à prévoir ces effets, qui sont localement forts malgré des magnitudes relativement modérées. Les observations traduisent l’existence de phénomènes différentiels de petite échelle (< 100 m) encore mal compris par les sismologues. Dans ce contexte, le challenge est de caractériser les phénomènes physiques de la propagation des ondes qui ont conduit localement à des vibrations du sol plus fortes.

Les nombreuses données collectées suite à la crise des Apennins (enregistrements denses, simulations numériques 3D de la propagation des ondes, inventaires de glissements de terrain, cartographie haute résolution des dégâts par imagerie spatiale) font de la région d’Amatrice un laboratoire d’exception pour l’analyse du mouvement sismique dans un contexte montagneux rappelant le contexte alpin. Notre démarche vise à développer un estimateur quantitatif traduisant les phénomènes différentiels générés par la topographie sur les ondes sismiques pour compléter les méthodes actuelles de prédiction de l’aléa sismique et gravitaire dans les zones montagneuses.

Le travail de l’étudiant se concentrera sur l’analyse des données sismologiques synthétiques pour préciser certains paramètres de l’estimateur en cours de développement, notamment grâce à des méthodes d’intelligence artificielle. Selon les outils qu’il maîtrise ou les aspects qu’il souhaite renforcer, l’étudiant pourra également confronter les résultats de l’estimateur aux effets directs (dégâts sur les bâtiments) ou induits (mouvements gravitaires) observés lors de la crise des Apennins.

English version :

In mountainous areas, damage and gravitational effects caused by earthquakes are highly heterogeneous. The earthquake sequence that struck the Apennines (Italy) in 2016 illustrates the difficulty of predicting these effects, which are locally strong despite relatively moderate magnitudes. The observations confirm the existence of differential phenomena at small scales (< 100 m), still poorly understood by seismologists. In this context, the challenge is to characterize the physical phenomena in wave propagation that have led locally to stronger ground vibrations.

The numerous data collected following the Apennine sequence (dense recordings, 3D numerical simulations of wave propagation, landslide inventories, high-resolution mapping of damage by spatial imagery) make the Amatrice region an exceptional laboratory for ground-motion analyses in a mountainous context reminiscent of the Alpine context. Our approach aims at developing a quantitative estimator that characterizes the differential phenomena generated by topography on seismic motion ; this will complement the current methods for predicting seismic and gravitational hazard in mountainous areas.

The student’s work will focus on the analysis of synthetic ground motions to specify certain parameters of the estimator under development, in particular through artificial intelligence methods. Depending on the tools that he/she masters or the aspects he/she wishes to reinforce, the student will also be able to compare the results of the estimator to the direct effects (damage to buildings) or induced effects (landslides) observed during the Apennine sequence.