Inversion généralisée des propriétés énergétiques du signal sismique régional

Contexte :

La propagation à distance régionale est fortement affectée par le caractère très hétérogène de la croûte terrestre. Notre méconnaissance de la structure fine de l’intérieur de la Terre rend très difficile une modélisation déterministe du champ d’ondes sismiques, tout particulièrement à haute fréquence. La décomposition ou l’inversion d’enregistrements sismiques régionaux, en vue de l’estimation de la fonction source ou des effets de site, est souvent fortement biaisée ou s’avère impossible à effectuer, notamment pour des événements de magnitude modérée. Dans le cadre d’une collaboration avec l’IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie) de Toulouse, un modèle de propagation énergétique des ondes sismiques basé sur la théorie du transfert radiatif a été développé afin d’améliorer les méthodes actuelles d’estimation de la magnitude (Heller 2020).

Objectif :

En s’appuyant sur ce nouveau modèle de transfert radiatif du mouvement du sol, l’objectif de ce travail de recherche est de développer et d’optimiser un outil « d’inversion généralisée » du signal sismique régional permettant de séparer les différentes composantes du mouvement sismique : ses paramètres de source, notamment sa magnitude, ses paramètres de propagation et d’atténuation, ainsi que les effets locaux.
Le modèle actuel sera amélioré afin de prendre en compte les phases mantelliques et intégrer une variation spatiale des paramètres de scattering et d’atténuation intrinsèque. Après une validation de l’algorithme d’inversion sur des données synthétiques, il sera appliqué sur différentes bases de données sismiques régionales incluant différents types de sources et de milieux de propagation. Une attention toute particulière sera apportée à l’évaluation des performances de l’algorithme à fournir une estimation de la magnitude de qualité même dans des conditions défavorables en termes de signal disponible. Les outils d’inversion seront donc à intégrer et à automatiser afin de manipuler et analyser de grands volumes de données sismiques. L’application aux données réelles pourra aussi s’appuyer sur les données de deux expériences sismiques temporaires « PREMISES » effectuées en 2018 et 2020 sur le site du Laboratoire Souterrain Bas Bruit (LSBB) et consistant en l’enregistrement par un réseau dense de plus de 300 capteurs de plusieurs tirs sismiques. Ce travail de recherche bénéficiera des moyens de calcul du CCRT (Centre de Calcul Recherche et Technologie) du CEA.

CENTRE

DAM – Île-de-France
Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon
01-69-26-40-00

CONTACT

SEBE Olivier
olivier.sebe@cea.fr