Vingt ans d’enregistrements accélérométriques peuvent-ils permettre de contraindre les prédictions d’aléa sismique en France ?

1er semestre 2020

Les premiers accéléromètres ont été installés en France en 1996. Ce stage se propose d’étudier dans quelle mesure les mouvements du sol enregistrés depuis sur le sol métropolitain peuvent permettre de contraindre les estimations de l’aléa sismique. L’aléa sismique probabiliste est déterminé à partir de modèles de récurrence de séismes et de modèles de prédiction du mouvement du sol. Les cartes d’aléa sismique indiquent les mouvements du sol ayant une certaine probabilité d’être dépassé dans le futur. C’est sur la base de ces cartes qu’un zonage pour la construction parasismique peut être établi pour un territoire (Beauval et al. 2018).

Les réseaux accélérométrique et vélocimétrique français comptent actuellement plus de 300 stations réparties sur le territoire. La durée d’installation varie selon la station, elle est de l’ordre de 20 ans pour les stations les plus anciennes. Une base de données rassemblant toutes les accélérations enregistrées entre 1996 et 2016 vient d’être finalisée (Traversa, Maufroy et al.). L’objectif de ce stage est de calculer l’aléa sismique aux sites instrumentés français, à partir de modèles développés à ISTerre, puis de comparer les prédictions obtenues aux observations. Pour cela, différentes méthodes pourront être explorées (Tasan et al. 2014, Mak & Schorlemmer 2016, Secanell et al. 2017), et la pertinence de chacune évaluée, en fonction des spécificités des données et des niveaux d’aléa sismique en France. Un effort particulier sera dédié à estimer les incertitudes, à la fois sur les niveaux d’aléa sismique estimés et sur les données observées (mouvements du sol enregistrés).

English version : Can twenty years of strong-motion recordings help constrain predictions of seismic hazard in France ?
The first strong motion stations were installed in France in 1996. This internship aims at analyzing how strong motions recorded in metropolitan France can help constrain seismic hazard assessment. Probabilistic seismic hazard is determined combining earthquake recurrence models and ground-motion prediction models. Seismic hazard maps display the ground motions that have a given probability of being exceeded in the future. All around the world, seismic building codes are inferred from such hazard maps.
French strong motion and velocimetric networks include at present more than 300 stations. The oldest stations have been recording for the last 20 years. A database gathering all accelerations recorded between 1996 and 2016 has recently been finalized (Traversa, Maufroy et al.). In this internship, probabilistic seismic hazard will be calculated at the French instrumented sites, using models developed at ISTerre and the software OpenQuake (https://www.globalquakemodel.org/openquake), then predictions will be compared with observations. Different methods will be explored (Tasan et al. 2014, Mak & Schorlemmer 2016, Secanell et al. 2017), and the relevance of each method studied with respect to the actual data and hazard levels in France. A particular effort will be dedicated to quantifying uncertainties, on the hazard levels estimated as well as on the observations themselves.

Références :
Beauval C., J. Marinière, H. Yepes, L. Audin, A. Alvarado, S. Baize, J. Aguilar, and H. Jomard et al. (2018). A New Seismic Hazard Model for Ecuador, BSSA, 10.1785/0120170259
Mak S, Schorlemmer D. (2016). A comparison between the forecast by the United States National Seismic Hazard Maps with recent ground-motion records. Bull Seismol Soc Am 106(4):1817–1831.
Secanell R., C. Martin, E. Viallet, G. Senfaute (2017). A Bayesian methodology to update the probabilistic seismic hazard assessment, Bull. Earthquake Engineering, DOI 10.1007/s10518-017-0137-3.
Tasan H, Beauval C, Helmstetter A, Sandikkaya A, Guéguen P (2014) Testing probabilistic seismic hazard estimates against accelerometric data in two countries : France and Turkey. Geophys J Int 198(3):1554–1571. https://doi.org/10.1093/gji/ggu191
Traversa P., Maufroy E., Hollender F., Perron V., Foundotos L., Shible H., Bremaud V., Drouet S., Dauchy C., Hervé F., Guéguen P., Langlais M., Wolyniec D., Péquegnat C., and Douste-Bacqué I. RESIF RAP and RLBP dataset of earthquake ground motion in mainland France. In preparation.