rapport corrélation indicateur de mouvement du

Corrélation indicateur de mouvement du sol / intensité

Vers l’acquisition conjointe de données instrumentales et

macrosismiques Rapport final

BRGM/RP-57785-FR Décembre 2009

Corrélation indicateur de mouvement du sol / intensité

Vers l’acquisition conjointe de données instrumentales et

macrosismiques Rapport final

BRGM/RP-57785-FR Décembre 2009

Etude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 09-RISG01

Convention/subvention MEEDDAT/DPPR n°0001759 du 31 décembre 2008

S.AUCLAIR, avec la collaboration de J.REY

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M 003 - AVRIL 05

Mots clés : Corrélation mouvement du sol-intensité, macrosismicité, sismicité instrumentale.

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Auclair S., avec la collaboration de J.Rey (2009) - Corrélation indicateur de mouvement du sol / intensité. Vers l’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques. Rapport final. BRGM/RP-57785-FR, 84 p., 18 fig., 17 tabl., 3 ann. © BRGM, 2009, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Corrélation indicateur mouvement du sol / intensité

BRGM/RP-57785-FR – Rapport final. 3

Synthèse

our être efficace lors de la gestion d’une crise sismique (déploiement des secours, mesures de mise en sécurité des personnes…), les services publics

doivent pouvoir disposer d’une évaluation rapide des impacts du séisme en termes de pertes humaines et matérielles. Pour ce faire, il est généralement fait appel à des relations permettant d’associer une intensité macrosismique aux enregistrements instrumentaux immédiatement disponibles.

Dans le cadre du Plan-Séisme (action n°I.1 de la convention/subvention n° 0001759 du 31 décembre 2008), le Ministère de l’Écologie de l’Energie du Développement durable et de la Mer (MEEDDM) a donc souhaité engager une réflexion sur l’amélioration des corrélations empiriques permettant d’estimer l’intensité à partir d’enregistrements sismiques. Les relations de conversion existantes étant généralement issues de corrélations réalisées entre des données instrumentales et macrosismiques recueillies de manière indépendante et donc pour des contextes sensiblement différents, la principale piste permettant de les améliorer apparaît être de pouvoir disposer des deux types de données (instrumentales et macrosismiques) pour des points d’enregistrements et d’observations strictement communs. Partant de ce principe, le MEEDDM a demandé au BRGM de conduire une étude visant à élaborer une méthodologie d’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques.

La première étape de cette étude a été de réaliser un état de l’art des différentes corrélations existantes entre intensité et enregistrement sismique. Cette analyse a été conduite de manière à recenser les principaux paramètres instrumentaux utilisés, afin d’identifier ceux qui semblent être les plus adaptés pour un tel exercice. Un grand nombre de paramètres ont ainsi été rencontrés. Il s’agit aussi bien de paramètres de pics d’amplitude (PGA et PGV principalement), que de paramètres spectraux (spectre de Fourier ou spectre de réponse élastique), d’énergie (intensité d’Arias, CAV...) ou de durée (Bracketed Duration et Significant Duration notamment). Si, à l’issue de l’analyse bibliographique menée dans le cadre de la présente étude, aucun paramètre ne se distingue clairement des autres comme étant plus adapté à la corrélation avec l’intensité, il ressort néanmoins que l’intensité est la résultante de trois paramètres fondamentaux que sont l’amplitude du signal, sa durée et son contenu fréquentiel. Dès lors, la prise en compte de ces trois paramètres semble pouvoir permettre d’établir des corrélations utilisables sans restriction d’usage d’ordre géographique. D’autre part, cette analyse a également permis d’identifier que les couples intensité/paramètre du mouvement du sol utilisés par les différentes relations existantes ne sont pas issus de points d’observations communs mais de valeurs généralement extrapolées.

La difficulté majeure de l’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques étant l’aspect non prédictible des séismes, une méthode consiste à déployer rapidement une équipe sur le terrain suite à la survenue de forts séismes, de manière à obtenir des données relatives aux répliques. Aussi, il nous est paru opportun de tester le principe d’une telle acquisition comme suite au violent séisme des

P


4 BRGM/RP-57785-FR – Rapport final.

Abruzzes du 6 avril 2009, de magnitude de moment 6.3 et d’intensité épicentrale de l’ordre de IX (MCS). Une équipe du BRGM s’est donc rendue dans la région de l’Aquila afin de mettre à disposition des équipes locales deux stations accélérométriques supplémentaires, au niveau desquelles serait consigné le ressenti des répliques par les habitants présents à proximité immédiate. Si aucun témoignage n’a finalement pu être récolté à l’issue de cette mission, celle-ci a été riche d’enseignements sur la manière d’opérer dans le futur face à de telles situations. Par ailleurs, elle a également permis de tester un grand nombre de corrélations existantes à partir des témoignages recueillis sur internet par l’INGV, même si ceux-ci peuvent être relativement distants du lieu des stations d’enregistrement.

Faisant suite à ce second volet « contextuel », la troisième partie de l’étude a donc consisté en une réflexion méthodologique sur l’acquisition conjointe de couples de données instrumentales et macrosismiques. Devant la quantité de données très importante nécessaire à la définition d’une nouvelle corrélation basée sur ces seuls couples « conjoints », il apparaît que ces derniers devraient dans un premier temps venir enrichir les catalogues existants afin de mieux contraindre les relations reliant l’intensité au signal sismique.

Notre attention s’est d’abord portée sur l’intervention post-sismique suite à de violents séismes, de manière à mettre à profit la probabilité accrue de secousses sismiques au niveau d’une zone restreinte liée au phénomène des répliques, en particulier en zone de sismicité modérée, comme cela est le cas en France métropolitaine. Une méthodologie d’acquisition conjointe utilisant ce principe est ainsi proposée sur la Figure 16. Dans un second temps, une démarche complémentaire basée sur la valorisation des réseaux de surveillance sismique existants, au travers la constitution d’un réseau de « témoins volontaires » situés à proximité des stations, est également proposée (Figure 17).

Les deux méthodologies élaborées dans le présent rapport doivent être considérées comme une base de réflexion devant servir de cadre à une déclinaison opérationnelle. Cependant, il serait souhaitable d’élargir cette réflexion à tous les acteurs intervenant dans les champs de la macrosismicité et de l’intervention post-sismique, afin de l’enrichir de l’expérience de chacun.



Sommaire

1. Introduction...............................................................................................................9

2. Etat de l’art ..............................................................................................................11

2.1. DE L’UTILISATION DES DIFFERENTES DEFINITIONS DE L’INTENSITE MACROSISMIQUE............................................................................................11 2.1.1. Note sur les différentes échelles d’intensité .............................................11 2.1.2. Principe de pseudo-intensité ....................................................................12

2.2. CHOIX DES PARAMETRES INSTRUMENTAUX .............................................12 2.2.1. Relations intensité / Pics d’amplitude .......................................................13 2.2.2. Spectre de réponse ..................................................................................19 2.2.3. Cumulative Absolute Velocity (CAV) ........................................................20 2.2.4. Intensité d’Arias ........................................................................................21 2.2.5. Spectre de Fourier en Amplitude (FAS) ...................................................22 2.2.6. Autres paramètres ....................................................................................24 2.2.7. Echelle d’intensité instrumentale ..............................................................24 2.2.8. Conclusion relative au choix du paramètre instrumental ..........................26

2.3. DE LA NOTION DE COUPLE INTENSITE/MOUVEMENT DU SOL .................27

3. Cas du séisme de l’Aquila du 6 avril 2009............................................................29

3.1. TESTS D’EVALUATION DE L’INTENSITE........................................................29

3.2. ACQUISITION CONJOINTE DE DONNEES MACROSISMIQUES ET INSTRUMENTALES SUITE AU SEISME..........................................................34 3.2.1. Site de mesure n°1 ...................................................................................36 3.2.2. Site de mesure n°2 ...................................................................................37 3.2.3. Retour d’expérience .................................................................................39

4. Acquisition conjointe de données macrosismiques et instrumentales ............43

4.1. OBJECTIFS ET PERIMETRE DE L’ACQUISITION CONJOINTE.....................43

4.2. METHODOLOGIES D’ACQUISITION CONJOINTE..........................................44 4.2.1. Intervention post-sismique : travail sur répliques .....................................44 4.2.2. Acquisition continue..................................................................................55

5. Conclusion ..............................................................................................................59



6. Remerciements....................................................................................................... 61

7. Bibliographie .......................................................................................................... 63

Liste des figures

Figure 1 – Critères non-prédictifs pour conversion en EMS-98 des trois principales échelles macrosismiques utilisées pour les corrélations entre intensité et indicateur de mouvement du sol (d’après Musson et al., 2009). « _a » indique les intensités qui ne représentent pas directement la puissance des mouvements du sol (ex. rupture en surface) ou qui atteignent un niveau de saturation de l’échelle. ................................................. 11 Figure 2 – Ecart-type des résidus (I observée – I calculé) en fonction du niveau d’intensité, pour différents paramètres instrumentaux (Atkinson et Kaka, 2007)........................ 15 Figure 3 – Fréquences représentatives : a) Variance de la valeur du logarithme décimal de l’amplitude du spectre de Fourier en amplitude en fonction de la fréquence, pour différentes classes d’intensité ; b) Spectres moyens en accélération pour différentes intensités, et fréquences représentatives (en gras). (d’après Sokolov, 2002). ........................... 22 Figure 4 – Distribution du logarithme décimal de l’amplitude du spectre de Fourier pour certaines fréquences/intensités (d’après Sokolov et Chernov, 1998). ........................................ 23 Figure 5 – Principe de l’estimation de l’intensité par la méthode du spectre de Fourier en amplitude - FAS. (a) Accélérogramme ; (b) comparaison entre le spectre de l’enregistrement avec les spectres moyens associés à plusieurs intensités ; (c) fonction de probabilité de l’intensité et sa dérivée première : le maximum de la dérivée donne accès à l’intensité (d’après Sokolov, 2002). ................................................................................ 23 Figure 6 – Illustration de la méthode de calcul utilisée pour l’évaluation de l’intensité instrumentale JMA : (a) application d’un filtre dans le domaine fréquentiel, puis (b) estimation de IJMA en considérant l’effet de durée τ(a), qui est obtenu dans le domaine temporel (c) en sommant les segments temporels de la composition vectorielle des accélérogrammes des 3 composantes excédant une valeur seuil d’accélération. D’après Karim et Yamazaki (2002).............................................................................................. 26 Figure 7 – Critères non-prédictifs pour conversion en EMS-98 de l’échelle d’intensité instrumentale JMA (d’après Musson et al., 2009). ...................................................................... 26 Figure 8 – Localisation des stations du RAN (triangles oranges) par rapport aux intensités évaluées à l’aide des questionnaires en ligne de l’INGV (source : INGV, 2009). Séisme du 6 avril 2009.................................................................................................... 30 Figure 9 – Tracé des isoséistes du séisme du 6 avril 2009 à partir des intensités communales (représentées sur la figure) complétées par les questionnaires en ligne de l’INGV (2009). Sources des données : QUEST, 2009 ; INGV, 2009. ......................................... 30 Figure 10 – Histogramme présentant la répartition des stations sismiques du RAN en fonction de l’intensité estimée pour le séisme des Abruzzes du 6 avril 2009. ............................ 31 Figure 11 – Comparaison entre les valeurs d’intensité observées et celles estiméés empiriquement par différentes relations. ..................................................................................... 34 Figure 12 – Localisation des stations constitutives du réseau temporaire de surveillance sismique de l’INGV, déployé après le séisme de l’Aquila du 6 avril 2009. Les deux stations accélérométriques mises en place par le BRGM sont entourées sur la carte



d’un cercle rouge. Source : INGV, 2009. http://portale.ingv.it/primo-piano/archivio-primo-piano/notizie-2009/terremoto-6-aprile/analisi-dati-di-sismicita ..........................................35 Figure 13 – Localisation des points d’acquisition conjointe correspondants aux stations accélérométriques FrA1 et FrA2. .................................................................................................36 Figure 14 – Localisation des répliques du séisme du 6 avril 2009 enregistrées par les stations accélérométriques du BRGM. ........................................................................................40 Figure 15 – Exemple de questionnaire principal utilisable pour l’acquisition conjointe dans le cas de répliques. .............................................................................................................54 Figure 16 – Représentation schématique de la méthodologie proposée pour l’acquistion conjointe de données instrumentales et macrosismiques sur des répliques...............................55 Figure 17 – Représentation schématique de la méthodologie proposée pour l’acquistion conjointe de données instrumentales et macrosismiques en utilisant un réseau de surveillance sismique existant. ....................................................................................................58 Figure 18 – Questionnaire macrosismique utilisé par le BRGM pour caractériser les répliques du séisme des Abruzzes du 6 avril 2009, au niveau des stations FrA1 et FrA2..............................................................................................................................................84

Liste des tableaux

Tableau 1 – Principales références de relations I/PGA et principales caractéristiques associées. ....................................................................................................................................17 Tableau 2 – Principales références de relations I/PGV et principales caractéristiques associées. ....................................................................................................................................18 Tableau 3 – Principales références de relations I/PGD et principales caractéristiques associées. ....................................................................................................................................19 Tableau 4 – Principales références de relations I/PSA et principales caractéristiques associées. ....................................................................................................................................20 Tableau 5 – Principales références de relations I/PSV et principales caractéristiques associées. ....................................................................................................................................20 Tableau 6 – Principales références de relations I/CAV et principales caractéristiques associées. ....................................................................................................................................21 Tableau 7 – Principales références de relations I/IA et principales caractéristiques associées. ....................................................................................................................................21 Tableau 8 – Principales références de relations I/spectre de Fourier et principales caractéristiques associées. ..........................................................................................................24 Tableau 9 – Comparaison entre les différentes valeurs d’accélérations maximales du sol (PGA) enregistrées sur la commune de Fort-de-France suite au séisme du 29/11/2007 (source données : RAP/BRGM/IPGP/Conseil Général de Martinique : in Bazin et al., 2007 et Winter et al., 2007), avec la valeur d’intensité communale associée (source donnée : BCSF 2008 ; SisFrance-Antilles, BRGM 2009). ..............................................28 Tableau 10 – Comparaison entre les intensités observées lors du séisme de l’Aquila du 6 avril 2009, avec les valeurs obtenues à l’aide de différentes relations. *Pour la comparaison entre l’intensité instrumentale JMA et les intensités observées, nous nous



sommes basé sur la correspondance suggérée par Musson et al. (2009) sur la Figure 7. .................................................................................................................................................. 32 Tableau 11 – Caractéristiques de la station accélérométrique FrA1. * Paramètres d’acquisition du 10 au 12 avril 2009. ** Paramètres d’acquisition à partir du 12 avril 2009............................................................................................................................................. 37 Tableau 12 – Caractéristiques de la station accélérométrique FrA2. * Paramètres d’acquisition du 10 au 12 avril 2009. ** Paramètres d’acquisition à partir du 12 avril 2009............................................................................................................................................. 38 Tableau 13 – Liste des répliques du séisme du 6 avril 2009 enregistrées par les stations FrA1 et FrA2 entre le 12 avril et le 28 juillet 2009, et comparaison avec les données de l’INGV. *L’heure TU de déclenchement de la station FrA2 a connu une forte dérive. Par conséquent, les temps de déclenchement sont en décalage de plusieurs secondes par rapport au temps réel d’arrivée des ondes............................................ 39 Tableau 14 – Liste des principales répliques pour lesquelles les questionnaires en ligne de l’INGV suggèrent une intensité MCS supérieure ou égale à III au niveau des stations FrA1 et FrA2. Les cellules en fond bleu représentent les séismes potentiellement ressentis enregistrés sur les stations accélérométriques, et les champs en italique indiquent que la station FrA1 était inopérante au moment de la réplique. .................................. 42 Tableau 15 – Nombre de séismes ayant été suivis d'au moins une réplique d'intensité épicentrale supérieure ou égale à un niveau donné en France métropolitaine depuis 1900 (données SisFrance, BRGM-EDF-IRSN 2009). ................................................................. 44 Tableau 16 – Tableau de synthèse des principales corrélations permettant l’évaluation de l’intensité à partir de paramètres instrumentaux. Composante du signal retenue pour la détermination de l’intensité : GM(x;y) = moyenne géométrique des deux composantes horizontales ; MAX(x;y) = valeur maximale des deux composantes horizontales ; RDM(x;y) = sélection aléatoire de l’une des deux composantes horizontales ; x et y ind. = chacune des deux composantes horizontales traitées séparément ; ? = critère de sélection non précisé....................................................................... 75 Tableau 17 – Paramètres instrumentaux calculés en chaque station du réseau accélérométrique RAN suite au séisme de l’Aquila du 6 avril 2009, et évaluation de l’intensité macrosismique. 1. Détermination de la classe de sol EC8 selon Chioccarelli et al., 2009. - * estimation à partir de la carte géologique. 2. Coefficient de site utilisé par les relations de Tselentis et Danciu (2008). La valeur 0 correspond à du rocher et la valeur 1 à un sol mou. Nous avons ici affecté la valeur 0 aux classes de sol A et B, et 1 aux autres. ................................................................................................................................... 79

Liste des annexes

Annexe 1 Tableau de synthèse des principales corrélations intensité/mouvement du sol ................................................................................................................................................ 71 Annexe 2 Séisme de l’Aquila Paramètres associés aux stations RAN................................................................................................................................ 77 Annexe 3 Questionnaire macrosimique utilisé suite au séisme des Abruzzes .......................... 81



1. Introduction

La présente étude traduit la volonté du Ministère de l’Écologie de l’Energie du Développement durable et de la Mer (MEEDDM) de développer des outils à même d’améliorer la prise en compte du risque sismique sur le territoire français. Ainsi, il s’agit ici de fournir les éléments nécessaires à l’élaboration de corrélations applicables en France afin de pouvoir estimer sur le territoire national l’intensité d’un séisme sur la seule base d’enregistrements recueillis aux stations sismiques. Ce type de corrélation sera directement utilisable pour plusieurs applications, allant de la génération automatique de shake-maps en intensité à des scénarios de dommages. Ceci est particulièrement intéressant pour les fortes intensités associées à des dommages notables afin de permettre une meilleure gestion de la crise par les pouvoirs publics, mais peut également être utilisé à des fins de communication et de sensibilisation du grand-public sur le risque sismique.

Les intensités obtenues par les relations existantes présentent cependant une forte variabilité et sont dans certains cas sensiblement différentes des intensités observées. Afin d’offrir un outil performant d’estimation rapide des dégâts, et d’améliorer la prévention du risque sismique à travers l’utilisation de scénarios de dommages plus fiables mieux calés aux données observées/enregistrées, il convient d’établir des corrélations entre des indicateurs de mouvement du sol et l’intensité macrosismique les plus précises possibles. Ce travail est d’autant plus important qu’il devrait permettre de calibrer plus finement les scénarios de dommages (utilisés dans le cadre des Scénarios Départementaux de Risque Sismique (SDRS) et des microzonages sismiques).

Dans le cadre du Plan-Séisme, le MEEDDM a souhaité engager une réflexion sur l’amélioration des corrélations empiriques permettant d’estimer l’intensité à partir d’enregistrements sismiques, et a confié au BRGM la réalisation d’une étude visant à élaborer une méthodologie d’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques.

Cette étude consiste dans un premier temps à dresser un état de l’art des corrélations existantes, et dans la mesure du possible, d’identifier les paramètres instrumentaux les plus pertinents pour l’élaboration de telles relations.

Dans un second temps, le projet consiste à élaborer une méthodologie pour l’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques permettant d’éliminer le biais présent dans les relations existantes, issu de la corrélation de données acquises dans des contextes qui ne peuvent en toute rigueur pas être considérés comme identiques.



2. Etat de l’art

2.1. DE L’UTILISATION DES DIFFERENTES DEFINITIONS DE L’INTENSITE MACROSISMIQUE

2.1.1. Note sur les différentes échelles d’intensité

En premier lieu, il est nécessaire d’insister sur le fait qu’il existe un grand nombre d’échelles d’intensité. Par conséquent, chaque corrélation est établie pour une échelle spécifique, ce qui rend parfois délicat la comparaison de ces différentes relations. Cependant, les échelles les plus utilisées présentent de fortes similitudes. Ainsi, une grande majorité des relations de corrélation rencontrées dans le cadre de la présente analyse bibliographique est exprimée en échelle d’intensité MM (Mercalli Modifiée : Stover et Coffman, 1993), MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik : Medvedev et al., 1965 et 1967) ou MCS (Mercalli–Cancani–Sieberg : Sieberg, 1923), lesquelles sont comparables dans la mesure où leurs différences sont généralement en deçà de l’incertitude liée à la détermination de l’intensité elle-même (±0.5) (Barosh, 1969 ; Musson et al., 2009). Par ailleurs, ces trois échelles sont également extrêmement proches de l’échelle européenne EMS-98 (Grünthal, 1998) - Figure 1.

Figure 1 – Critères non-prédictifs pour conversion en EMS-98 des trois principales échelles macrosismiques utilisées pour les corrélations entre intensité et indicateur de mouvement du sol (d’après Musson et al., 2009). « _a » indique les intensités qui ne représentent pas directement

la puissance des mouvements du sol (ex. rupture en surface) ou qui atteignent un niveau de saturation de l’échelle.

Cependant, la quasi-équivalence suggérée par Musson, Grünthal et Stucchi (2009) entre l’échelle MCS et les échelles EMS-98 et MSK est soumise à caution. En effet, l’expérience montre que les intensités MCS sont généralement plus fortes que celles évaluées à l’aide des échelles EMS-98 ou MSK, particulièrement pour les intensités



supérieures à VI1. Selon Musson et al. (2009), cette différence provient non-pas des échelles elles même, mais de la manière dont celles-ci sont interprétées.

En marge des échelles d’intensités macrosismiques classiques basées sur l’observation des effets de séismes, une attention sera également portée aux échelles d’intensité instrumentales largement utilisées au Japon. En particulier, le mode de calcul de ces intensités instrumentales est particulièrement intéressant dans notre objectif de relier des indicateurs de mouvement du sol à une intensité, car il revient à évaluer le potentiel destructeur des séismes sur la seule base des enregistrements sismiques, sans se baser sur des observations macrosismiques.

2.1.2. Principe de pseudo-intensité

Le champ de la sismologie visant à corréler l’intensité d’un séisme en un lieu donné à un paramètre du mouvement du sol nécessite tout d’abord de résoudre le paradoxe suivant : comment relier une donnée instrumentale ponctuelle à une intensité qui par définition est associée à une aire géographique suffisamment étendue pour pouvoir adopter une approche statistique ? Autrement dit, est-on en droit d’estimer une intensité ponctuelle ?

Cette question est finalement la même que celle posée par les séismes historiques pour lesquels on ne dispose que d’observations très ponctuelles éparses, ou plus récemment par l’estimation préliminaire de l’intensité sur la base de témoignages internet (cf. questionnaire en ligne du BCSF en France - www.franceseisme.fr, ou la rubrique « Did You Feel It ? » de l’USGS aux Etats-Unis - http://earthquake.usgs.gov). Dans ce dernier exemple, on retient parfois la notion de « pseudo-intensité » pour les intensités évaluées ponctuellement sur la base de questionnaires individuels, lesquelles pseudo-intensités sont généralement relativement proches des intensités évaluées en intégrant la dimension statistique (ce qui n’est pas nécessairement le cas des séismes historiques dans la mesure où les témoignages traversant le temps – décennies ou siècles – sont souvent ceux associés aux effets les plus forts).

Cependant, dans le cas précis de notre étude, il ne s’agit pas de définir très précisément le niveau d’intensité qui peut présenter une forte variabilité géographique, mais bien d’évaluer une intensité « probable » à l’aide de relations elles-mêmes basées sur des études statistiques. Dès lors, l’apparent paradoxe souligné précédemment ne s’oppose pas à l’élaboration de corrélations entre mouvements du sol et intensité.

2.2. CHOIX DES PARAMETRES INSTRUMENTAUX

La question qui prévaut à tout travail de corrélation réside dans le choix des paramètres de mouvement du sol à retenir, parmi un large éventail existant. Aussi, un

1 Les échelles d’intensités sont traditionnellement indiquées en chiffres romains afin d’éviter une confusion avec les échelles de magnitudes qui sont indiquées en chiffres arabes.



rapide examen de la littérature consacrée à ce champ de la sismologie met en évidence qu’un grand nombre de paramètres ont été avancés, certains auteurs faisant pour leur part appel à plusieurs. Cependant, l’observation conjointe d’enregistrements des mouvements du sol et des dommages suggère que le pouvoir destructeur d’un séisme est lié non pas à un, mais à plusieurs paramètres. L’expérience montre notamment qu’à une valeur de pic d’amplitude donnée, est associée une intensité d’autant plus forte que le contenu fréquentiel est dominé par les basses fréquences. Ainsi, il est généralement admis que le potentiel dommageable d’un signal sismique est la résultante de trois paramètres fondamentaux que constituent l’amplitude, la durée et le contenu fréquentiel.

Néanmoins, il est important d’avoir à l’esprit que les échelles d’intensités macrosismiques ne se focalisent pas uniquement sur l’aspect « destructeur » des séismes. En effet, elles considèrent aussi bien le ressenti des personnes et les effets sur les objets (faibles intensités), que les dommages aux bâtiments (fortes intensités). Bien qu’élaborées de manière à présenter une progression régulière (les cartes d’isoséistes montrent généralement bien une décroissance régulière de l’intensité avec la distance), les personnes ne sont pas nécessairement sensibles exactement aux mêmes paramètres que les bâtiments, ou tout du moins le sont-elles dans des proportions différentes. A titre d’exemple, si la durée du signal a un impact fort sur les dommages causés au bâti, elle n’a qu’un impact relativement limité sur le ressenti des personnes. Ce phénomène incite donc à choisir les paramètres instrumentaux avec une attention particulière lorsqu’il s’agit d’établir des corrélations applicables à une large gamme d’intensité recouvrant des effets de types très différents. Ainsi, certains auteurs restreignent leurs relations à une certaine gamme d’intensités (ex. I ≤ VI : Souriau, 2006 ; I ≥ VI : Panza et al., 1997) ou définissent deux relations selon la gamme d’intensité considérée (Wald et al., 1999a ; Atkinson et Kaka, 2007).

D’autre part, il est également intéressant de focaliser notre attention sur les raisons qui ont motivé l’élaboration de ce type de relation entre indicateur de mouvement du sol et intensité. Ainsi, parmi les nombreuses corrélations qui ont été proposées depuis des dizaines d’années, on peut remarquer une finalité qui a évolué au cours du temps. Alors que dans les années 1960/1970, l’objectif était de pouvoir estimer des paramètres instrumentaux à partir de l’intensité (séismes historiques notamment), le problème s’est peu à peu inversé avec la multiplication des réseaux de surveillance sismique et l’apparition de la sismologie « temps-réel » (notamment pour les besoins de shake-map en intensité ou dans le cadre d’études d’estimations de dommages), et ces relations sont maintenant utilisées de manière réciproque (Mc.Cann et al., 1980).

Dans l’objectif de pouvoir identifier le(s) paramètre(s) le(s) plus approprié(s) pour l’élaboration de corrélations indicateur de mouvement du sol / intensité, nous dressons dans ce chapitre un état de l’art abordant les principales relations existantes selon l’approche utilisée par les différents auteurs.

2.2.1. Relations intensité / Pics d’amplitude

Les valeurs de pics d’amplitude (Peak Ground Acceleration : PGA / Peak Ground Velocity : PGV / Peak Ground Displacement : PGD) constituent les paramètres parmi



les plus simples à déterminer à partir de signaux sismiques. En particulier, le PGA qui est directement relié à la force et aux contraintes exercées sur les structures, représente également le paramètre le plus largement utilisé dans le champ du risque sismique, depuis la caractérisation de l’aléa, jusqu’au dimensionnement de structures. Aussi, de très nombreuses relations ont été proposées pour relier ces pics à l’intensité.

Ces relations étant fondées sur des corrélations statistiques issues de l'étude d'un grand nombre d'enregistrements sismiques, les scientifiques ont tout d’abord dû, dans leurs efforts de proposer les corrélations les plus robustes possibles, effectuer un choix sur le mode de régression à utiliser. Or, l’examen des différents échantillons de données constitués depuis les années 1950, montre que les différentes échelles d’intensité utilisées coïncident globalement avec une décroissance logarithmique des principaux paramètres instrumentaux (dont les valeurs de pics d’amplitude). Dans son article paru en 2006, Souriau souligne ainsi qu’il est surprenant de voir des notions relatives au ressenti des personnes telles que « à peine ressenti », « ressenti par quelques personnes », « ressenti par de nombreuses personnes », ou aux dommages aux bâtiments suivre une loi en puissance de l’énergie. Selon l’auteur, cela indique que pour qu’un changement d’énergie soit perceptible, celui-ci doit rester dans une fraction constante du niveau d’énergie initial (Boring, 1968).

Ainsi, l’essentiel des corrélations reliant l’intensité aux différentes valeurs de pic sont généralement de la forme suivante :

bPaI += )(log. 10 (1)

Avec : I l’intensité, a et b deux constantes, et P la valeur de pic d’amplitude retenu (PGA/PGV/PGD).

Comme souligné précédemment, il est généralement admis que le pouvoir destructeur d’un mouvement sismique (et par voie de conséquence son intensité) ne peut être estimé précisément que sur la seule base d’un paramètre d’amplitude. Aussi, certaines relations incluent-elles également une dépendance avec la magnitude du séisme et/ou avec la distance de la station au séisme, permettant ainsi indirectement de prendre en compte le contenu fréquentiel du signal ainsi que sa durée ; Tselentis et Danciu (2008) ont récemment proposé de prendre également en compte le type de sol au droit de la station d’acquisition. Ainsi, la formulation retenue est habituellement de la forme :

);;()(log. 10 SdMbPaI += (2)2

Avec : M la magnitude du séisme, d une distance caractéristique (distance épicentrale, distance focale, distance à la rupture…) et S le type de sol.

Atkinson et Sonley (2000), recommandent d’utiliser ce type de relation même lorsque l’on ne dispose que d’estimations préliminaires de distance et de magnitude, comme

2La grande majorité des relations entre indicateur de mouvement du sol et intensité adopte ce type de formulation, indépendamment du paramètre instrumental considéré.



cela est le cas dans les applications temps-réel (ex. shake-map californiennes). Cependant, l’élaboration de shake-map en intensité en temps-réel est facilitée lorsque l’intensité peut être évaluée en chaque station en toute autonomie sans attendre de disposer des caractéristiques du séisme telle la magnitude. Il est donc intéressant de citer l’article de Souriau (2006), qui introduit dans sa relation en PGA une dépendance non pas en magnitude/distance/sol, mais en terme de fréquence dominante :

)())((log).( 10 domdomdom fbfPfaI += (3)

Avec : fdom la fréquence dominante de la valeur de pic considérée.

L’auteur justifie cette approche alternative par le fait que tous les paramètres de l’équation (2) ne peuvent pas être considérés comme indépendants, la valeur de pic d’amplitude étant elle-même fonction du couple magnitude/distance. Le principal avantage de cette approche faisant apparaître explicitement la fréquence, est de permettre l’utilisation de la corrélation indépendamment du lieu d’usage. En effet, le contenu fréquentiel d’un enregistrement sismique étant fonction non seulement de la source considérée (souvent caractérisé par le couple magnitude/distance), mais pouvant également être sensiblement différent selon le contexte sismotectonique en présence (Kaka et Atkinson, 2004), les relations de la forme de l’équation (2) ne peuvent en toute rigueur être utilisées que dans les régions pour lesquelles elles ont été définies, comme le sont les relations d’atténuations du PGA par exemple. Si les relations reliant directement l’intensité à une valeur de pic d’amplitude (relations similaires à l’équation 1) possèdent parfois un coefficient de corrélation très élevé avec un écart-type acceptable, elles présentent une variabilité géographique importante provenant notamment de la non-prise en compte explicite du contenu fréquentiel.

i. Accélération Maximale du Sol (PGA)

Figure 2 – Ecart-type des résidus (I observée – I calculé) en fonction du niveau d’intensité, pour différents paramètres instrumentaux (Atkinson et Kaka, 2007).



Une grande partie des études réalisées à ce jour a utilisé le PGA comme paramètre du mouvement du sol à corréler à l’intensité. En particulier, il constitue le paramètre « historique » utilisé dans les premières relations proposées dans les années 1950 (Gutenberg et Richter, 1956 ; Hershberger, 1956). La raison initiale à cela est que le PGA, qui est très facile à calculer, constitue l’un des principaux paramètres utilisés dans les codes de construction parasismique, et qu’il était nécessaire de pouvoir l’estimer à partir de données macrosismiques en cas d’absence d’enregistrements (séismes historiques, séismes contemporains survenant dans des zones peu instrumentées). Depuis que l’approche s’est inversée et que l’intensité est devenu le paramètre à estimer (voir plus haut), le PGA a continué à être utilisé puisque donnant accès à la force inertielle sollicitant les structures, et par conséquent indirectement au potentiel destructeur.

Cependant, le PGA est souvent pointé comme étant peu adapté pour de telles corrélations. En effet, la plupart des tests comparatifs identifient le PGA comme étant l’un des paramètres dont les relations avec l’intensité montrent la plus grande variabilité (cf. Figure 2). Si tel qu’évoqué précédemment, l’ajout de paramètres additionnels dans les relations I/PGA améliore nettement la qualité des corrélations et rend leur domaine d’applicabilité plus large, il semble cependant que l’application des mêmes opérations sur d’autres paramètres aboutisse toujours à considérer le PGA comme de moindre intérêt pour l’évaluation de l’intensité.

Notons cependant les travaux de Lesueur et al. (2009) qui, en confrontant des observations macrosismiques individuelles à des enregistrements accélérométriques dans la région de Mulhouse, mettent en évidence une nette corrélation entre les valeurs de pseudo-intensité macrosismique et le PGA. Le PGA étant le seul paramètre instrumental testé dans le cadre de cette étude, il n’est cependant pas possible de statuer sur la pertinence du PGA par rapport à d’autres paramètres tels que le PGV ou l’intensité d’Arias que les auteurs prévoient de tester prochainement.

Les références des principales relations reliant le PGA à l’intensité sont reportées dans le Tableau 1 ci-dessous, lesquelles sont décrites plus en détail dans le Tableau 16 de l’annexe 1.



Auteur Zone géographique Type I Domaine I Tselentis et Danciu (2008) Grèce MM IV à VIII

Atkinson et Kaka (2007) Centre des Etats-Unis (CUS) + Californie MM II à IX

Atkinson et Kaka (2007) Amérique du Nord MM II à IX

Atkinson et Kaka (2006) zone de New-Madrid (Missouri - USA) + Californie MM II à IX

Souriau (2006) France EMS98 II à VI Faccioli et Cauzzi (2006) Italie MCS IV-V à IX

Marin et al. (2004) France MSK - Davenport (2003) Nouvelle-Zélande MM IV à VIII-IX

Boatwright et al. (2001) Californie Itag3 V à IX

Atkinson et Sonley (2000) Californie MM III à IX Wald et al. (1999a) Californie MM V à IX

Koliopoulos et al. (1998) Grèce MM III à VIII-IX Theodulidis et Papazachos (1992) Grèce MM IV à VIII

Margottini et al. (1992) Italie MSK IV à VIII-IX

Murphy et O’Brien (1977) Ouest USA + Japon + Sud Europe MM I à X

Trifunac et Brady (1975) Ouest USA MM IV à X Ambraseys (1974) Europe MM IV à VII

Gutenberg et Richter (1956) Ouest USA MM III à VIII Hershberger (1956) Ouest USA MM III à VIII

Tableau 1 – Principales références de relations I/PGA et principales caractéristiques associées.

Pic d’accélération pour différentes gammes de fréquences

Dans son article, Souriau (2006) considère non plus le PGA, mais la valeur maximale de l’accélération pour différentes gammes de fréquences - notée amax(f). Elle définit pour chacune d’entre elles une équation du type :

)())((log).( max10 fbfafaI += (4)

Cependant, ce type de relation est très marginal, et on lui préfère généralement une équation prenant en compte la fréquence dominante fdom du PGA (équation du type (3)).

3 Thywissen and Boatwright, 1998



ii. Vitesse Maximale du Sol (PGV)

Le PGV est régulièrement cité comme étant un des paramètres les plus adaptés pour rendre compte du pouvoir destructeur des mouvements sismiques (Liu et Zhang, 1984), et par conséquent de l’intensité (Schenk et al., 1990 ; Boatwright et al., 2001), en particulier pour la réalisation de shake-map (Atkinson et Kaka, 2007). En effet, tout aussi facilement calculable que le PGA, il semble au contraire plus approprié car le caractère destructeur d’un séisme est lié au flux d’énergie transmis à la structure, lui-même caractérisé par la vitesse (Mohammadioun et Mohammadioun, 2004). De fait, il présente généralement une meilleure corrélation avec l’intensité que le PGA, avec en particulier un écart-type notablement moindre (cf. Figure 2).

Les références des principales relations reliant le PGV à l’intensité sont reportées dans le Tableau 2 ci-dessous, lesquelles sont décrites plus en détail dans le Tableau 16 de l’annexe 1.

Auteur Zone géographique Type I Domaine I

Tselentis et Danciu (2008) Grèce MM IV à VIII Atkinson et Kaka (2007) Amérique du Nord MM II à IX



Kaka et Atkinson (2004) SE-Canada + NE USA : Est

de l'Amérique du Nord (ENA)

MM II à VIII

Kaka et Atkinson (2004) SE-Canada + NE USA : Est

de l'Amérique du Nord (ENA)

MM II à VIII

Wu et al. (2003) Taïwan It I à VII Boatwright et al. (2001) Californie Itag

2 V à IX Atkinson et Sonley (2000) Californie MM III à IX

Wald et al. (1999) Californie MM V à IX Koliopoulos et al. (1998) Grèce MM III à VIII-IX

Theodulidis et Papazachos (1992) Grèce MM IV à VIII Trifunac et Brady (1975) Ouest USA MM III à X

Tableau 2 – Principales références de relations I/PGV et principales caractéristiques associées.

iii. Déplacement Maximal du Sol (PGD)

Il convient de noter que de rares auteurs considèrent également le PGD comme paramètre prédictif de l’intensité, mais ces tentatives ne sont pas très concluantes : à titre d’exemple, l’écart-type sur l’intensité de la relation proposée par Atkinson et



Sonley (2000) est de 2.1, à comparer aux valeurs d’écart-type sur d’autres indicateurs du mouvement du sol en Figure 2.

Les références des principales relations reliant le PGD à l’intensité sont reportées dans le Tableau 3 ci-dessous, lesquelles sont décrites plus en détail dans le Tableau 16 de l’annexe 1.


Atkinson et Sonley (2000) Californie MM III à IX Trifunac et Brady (1975) Ouest USA MM III à X

Tableau 3 – Principales références de relations I/PGD et principales caractéristiques associées.

Note sur les valeurs de pic : Plusieurs auteurs ont souligné que plutôt que de choisir un seul de ces trois paramètres de pic d’amplitude, chacun peut être considéré comme représentatif d’une gamme d’intensité spécifique (Chernov et Sokolov, 1983 ; Aptikaev et Shebalin, 1988 ; Chernov, 1989 ; Wald et al., 1999 a). Ainsi, l’accélération est considérée par ces auteurs comme étant représentative des faibles intensités (I-V), la vitesse des intensités modérées (VI à VII), et le déplacement des fortes intensités (VIII à XII) (Sokolov, 2002). Ainsi, les shake-map en intensité réalisées en Californie par l’USGS sont basées sur les travaux de Wald et al. (1999 a,b), qui utilisent une relation Intensité/PGA ou une relation Intensité/PGV selon la valeur du PGA.

Enfin, de nombreuses études indiquent que les valeurs de pic d’amplitude ne sont souvent pas directement corrélables avec les dommages structuraux observés suite aux violents séismes (Zahrah et Hall, 1984 ; Villaverde, 1989 ; Anderson et Bertero, 1991 ; Bommer et al., 1997, Koliopoulos et al., 1998, Winter et al., 2007), ce qui suggère donc une mauvaise corrélations avec les fortes intensités et la nécessité de prendre en compte d’autres paramètres complémentaires (équation du type 2).

2.2.2. Spectre de réponse

L’usage du spectre de réponse pour corréler les mouvements du sol à l’intensité est abordé par de nombreux auteurs qui le considèrent globalement comme un bon paramètre. En effet, le spectre de réponse intègre non-seulement l’amplitude des mouvements, mais également leurs fréquences. Ce faisant, et comme exposé précédemment, les relations entre intensité et valeur spectrale (Pseudo-Accélération PSA ou Pseudo-Vitesse PSV) à une fréquence donnée sont applicables à toutes les régions (Atkinson et Sonley, 2000). D’autre part, cette approche est particulièrement intéressante pour les fortes intensités dans la mesure où les valeurs spectrales sont bien corrélées à la réponse des structures à une sollicitation sismique.



i. Pseudo-Accélération (PSA)

Auteur Zone géographique Type I Domaine I Atkinson et Kaka (2007) Amérique du Nord MM II à IX



Kaka et Atkinson (2004) Est de l'Amérique du Nord (ENA) MM II à VIII

Atkinson et Sonley (2000) Californie MM III à IX

Tableau 4 – Principales références de relations I/PSA et principales caractéristiques associées.

Les références des principales relations reliant le PSA à l’intensité sont reportées dans le Tableau 4 ci-dessous, lesquelles sont décrites plus en détail dans le Tableau 16 de l’annexe 1.

ii. Pseudo-Vitesse (PSV)

Les références des principales relations reliant le PSV à l’intensité sont reportées dans le Tableau 5 ci-dessous, lesquelles sont décrites plus en détail dans le Tableau 16 de l’annexe 1.


Boatwright et al. (2001) Californie Itag2 V à IX

Levret et Mohammadioun (1984) France MSK V à IX

Tableau 5 – Principales références de relations I/PSV et principales caractéristiques associées.

2.2.3. Cumulative Absolute Velocity (CAV)

Le CAV (Cumulative Absolute Velocity) vise à mesurer le potentiel destructeur des mouvements du sol générés par les séismes. Ce paramètre, qui est défini comme étant l’intégrale de la valeur absolue de l’accélération (avec généralement un seuil en accélération afin d’exclure les faibles accélérations non-susceptibles de causer des dommages), évalue la contribution de l’amplitude et de la durée du signal. Les auteurs qui ont étudié sa relation avec l’intensité s’accordent pour dire que le CAV est un bon paramètre à corréler à l’intensité, bien qu’il ne prenne pas en compte le contenu fréquentiel du signal :

∫+

=Dt

tdttaCAV 0

0

. |)(| avec D la durée du signal



Les références des principales relations reliant le CAV à l’intensité sont reportées dans le Tableau 6 ci-dessous, lesquelles sont décrites plus en détail dans le Tableau 16 de l’annexe 1.


Tselentis et Danciu (2008) Grèce MM IV à VIII Koliopoulos et al. (1998) Grèce MM III à VIII-IX

Cabañas et al. (1997) Italie MSK V à VII-VIII

Tableau 6 – Principales références de relations I/CAV et principales caractéristiques associées.

2.2.4. Intensité d’Arias

Parfois considéré comme étant peu corrélé à l’intensité (Schenk et al., 1990), parfois au contraire pointé comme étant un bon moyen de l’évaluer (Semmane et al., 2007 ; Tselentis et Danciu, 2008), l’intensité d’Arias (IA), introduite par Arias en 1970, fait l’objet de peu de relations de prédiction de l’intensité. En effet, relativement peu d’études ont été consacrées à l’usage de l’intensité d’Arias, qui par essence apparaît pourtant comme étant un candidat prometteur pour évaluer l’intensité (Bommer et al., 1997, Winter et al., 2007). En effet, ce paramètre a été développé au début des années 1970 (Arias, 1969-1970) pour « mesurer » le potentiel destructeur en se basant sur l’énergie des mouvements du sol dissipée par une famille de structure de fréquence propre variable. En outre, il est fonction, et par conséquent intègre, l’amplitude du signal, son contenu fréquentiel ainsi que sa durée :

∫+

=Dt

t jiji dttatag

IA 0

0

. )( . )(2,π

avec D la durée du signal et ai et aj les amplitudes de l’accélération selon les deux composantes horizontales i et j

Les références des principales relations reliant l’IA à l’intensité sont reportées dans le Tableau 7 ci-dessous, lesquelles sont décrites plus en détail dans le Tableau 16 de l’annexe 1.


Tselentis et Danciu (2008) Grèce MM IV à VIII Koliopoulos et al. (1998) Grèce MM III à VIII-IX

Cabañas et al. (1997) Italie MSK V à VII-VIII Margottini et al. (1992) Italie MSK IV à VIII-IX

Tableau 7 – Principales références de relations I/IA et principales caractéristiques associées.



2.2.5. Spectre de Fourier en Amplitude (FAS)

Partant du même constat que celui fait par de nombreux auteurs, à savoir que l’intensité est une expression de l’amplitude, de la durée et du contenu fréquentiel des mouvements du sol, Trifunac à proposé dans les années 1970 d’utiliser l’intensité pour obtenir le spectre de Fourier en amplitude (FAS – Fourier Amplitude Spectrum) de séismes historiques (le spectre de Fourier étant lui-même fonction des trois paramètres cités ici) (Trifunac, 1976-1989 ; Trifunac and Lee, 1985-1989). La technique pour résoudre le problème inverse (estimation de l’intensité à partir du spectre de Fourrier) a ensuite été proposée par Chernov (1989) et développée par Sokolov et Chernov (1998) : elle consiste à estimer l’intensité à partir des amplitudes spectrales issues de gammes de fréquences très étroites jugées représentatives de l’intensité considérée.

En effet, chaque classe d’intensité semble être caractérisée par une étroite bande de fréquence plus contributive que les autres ; fréquences d’autant plus faibles (et intervalles d’autant plus larges) que les intensités sont fortes (Figure 3). L’amplitude spectrale (considérée pour les gammes de fréquences associées à chaque classe d’intensité) apparaissant comme étant une variable aléatoire suivant une distribution log-normale (Figure 4), l’estimation de l’intensité (I) consiste à calculer la fonction de densité de probabilité ][)( iIPiF ≤= , où i est la valeur d’intensité couvrant la gamme considérée (Figure 5).

Figure 3 – Fréquences représentatives : a) Variance de la valeur du logarithme décimal de l’amplitude du spectre de Fourier en amplitude en fonction de la fréquence, pour différentes

classes d’intensité ; b) Spectres moyens en accélération pour différentes intensités, et fréquences représentatives (en gras). (d’après Sokolov, 2002).



Figure 4 – Distribution du logarithme décimal de l’amplitude du spectre de Fourier pour certaines fréquences/intensités (d’après Sokolov et Chernov, 1998).

Figure 5 – Principe de l’estimation de l’intensité par la méthode du spectre de Fourier en amplitude - FAS. (a) Accélérogramme ; (b) comparaison entre le spectre de l’enregistrement

avec les spectres moyens associés à plusieurs intensités ; (c) fonction de probabilité de l’intensité et sa dérivée première : le maximum de la dérivée donne accès à l’intensité (d’après

Sokolov, 2002).

Les références des principales relations reliant le spectre de Fourier à l’intensité sont reportées dans le Tableau 8 ci-dessous, lesquelles sont décrites plus en détail dans le Tableau 16 de l’annexe 1.




Sokolov (2002) monde entier MM/MSK III à XII Sokolov et Wald (2002) monde entier MM III à XII

Chernov et Sokolov (1999) monde entier MSK IV à IX Sokolov et Chernov (1998) monde entier MM/MSK IV à IX

Trifunac (1989) - MM - Trifunac et Lee (1989) - MM -

Chernov (1989) - - - Trifunac et Lee (1985) - MM -

Trifunac (1976) - MM -

Tableau 8 – Principales références de relations I/spectre de Fourier et principales caractéristiques associées.

Notons au passage que la question de savoir lequel du spectre de réponse ou du spectre de Fourier est le mieux corrélé à l’intensité est encore ouverte, comme le souligne lui-même Sokolov (2002), l’un des principaux auteurs travaillant sur les spectres de Fourier. Dans son article, Sokolov montre cependant que le spectre de Fourier présente l’avantage de mieux tenir compte de la durée du signal. De plus, cette méthode est indépendante de la région considérée. Cependant, contrairement à tous les autres paramètres considérés, la méthode utilisant le spectre de Fourier est plus complexe et plus lourde à utiliser : en particulier, elle n’est pas basée sur une relation analytique permettant simplement de déduire une valeur d’intensité, et nécessite le calcul de densités de probabilités.

D’autre part, il est nécessaire de noter que, contrairement à d’autres relations, les paramètres du séisme, le contexte tectonique régional, les propriétés locales de propagation des ondes ou encore les conditions de sol au niveau du site de mesure ne sont pas pris en compte dans cette méthode, car ils sont considérés ici comme des variables aléatoires affectant les paramètres du mouvement du sol pour une intensité donnée.

2.2.6. Autres paramètres

Parmi les autres paramètres testés de manière très marginale dans la littérature, on retrouve notamment des paramètres de durée (bracketed et significant duration : cf. Koliopoulos et al., 1998), ainsi que des indicateurs du mouvement du sol tels que l’intensité spectrale d’Housner, l’intensité d’Araya, l’intensité de Fajfaret ou l’intensité d’Ang (cf. Koliopoulos et al., 1998).

2.2.7. Echelle d’intensité instrumentale

Si l’utilité du concept même d’intensité sismique n’est pas remise en cause, l’aspect suggestif lié à la méthode de détermination de l’intensité est régulièrement montré du doigt, une même observation macrosismique pouvant donner lieu à différentes valeurs



d’intensité selon la personne qui l’évalue. C’est ainsi que guidés par la volonté de rendre strictement quantifiable l’intensité, des sismologues ont défini des échelles d’intensité instrumentale uniquement basées sur les enregistrements. Bien que l’objectif de notre démarche n’est pas d’élaborer une nouvelle échelle d’intensité instrumentale mais bien de pouvoir estimer l’intensité de manière rapide après un séisme, il est intéressant de se pencher sur cette approche car elle est basée sur une même préoccupation : déterminer le potentiel destructeur d’un séisme sur la seule base de son enregistrement. En particulier, il semble pertinent d’identifier les paramètres instrumentaux retenus par l’échelle instrumentale JMA, dans la mesure où cette échelle a prouvé son efficacité depuis près de 20 ans et constitue aujourd’hui l’outil principal d’estimation des dommages structurels et d’aide à la gestion de crises sismiques au Japon, pays qui compte parmi les plus sismiques au monde.

i. Intensité JMA

La plus connue des échelles d’intensité instrumentales, est celle du Japan Meteorological Agency (JMA) qui a remplacé dans les années 1990 l’ancienne échelle macrosismique JMA classique jusqu’alors utilisée au Japon, et qui est aujourd’hui calculée à partir d’un réseau consacré de près de 4000 stations réparties sur tout le territoire.

Pour calculer l’intensité JMA, une transformée de Fourier est tout d’abord appliquée aux accélérogrammes correspondants à chacune des trois composantes, pour ensuite être filtrés avec un filtre de type « passe bande » composé de trois sous-filtres (cf. équation 5 ci-dessous).

)().().()( 321 fFfFfFfF = (5)

Après avoir appliqué une transformée de Fourier inverse aux signaux filtrés et avoir calculé leur résultante vectorielle, l’effet de durée (τ) est obtenu en sommant les segments temporels de la composition vectorielle excédant une valeur seuil d’accélération notée a. On considère alors la valeur d’accélération a0 pour laquelle τ(a0) = 0.3 s, pour finalement obtenir l’intensité JMA en utilisant l’équation 6 (cf. Figure 6) :

94.0)(log.2 010 += aI JMA (6)

L’intensité instrumentale JMA tient donc compte principalement de la durée du signal et de son amplitude, son contenu fréquentiel n’étant pas pris en compte explicitement. Par ailleurs, Karim et Yamazaki (2002) soulignent une bonne corrélation entre l’intensité spectrale d’Housner et IJMA. D’autre part, notons au passage que cette méthode a été déclinée en Californie par Shabestari et Yamazaki (2001) de manière à définir une relation du type (6) entre le paramètre a0 et l’intensité MM.



Figure 6 – Illustration de la méthode de calcul utilisée pour l’évaluation de l’intensité instrumentale JMA : (a) application d’un filtre dans le domaine fréquentiel, puis (b) estimation de

IJMA en considérant l’effet de durée τ(a), qui est obtenu dans le domaine temporel (c) en sommant les segments temporels de la composition vectorielle des accélérogrammes des 3 composantes excédant une valeur seuil d’accélération. D’après Karim et Yamazaki (2002).

A titre indicatif, un comparatif entre les échelles d’intensité EMS98 et JMA est présenté sur la Figure 7 ci-dessous.

Figure 7 – Critères non-prédictifs pour conversion en EMS-98 de l’échelle d’intensité instrumentale JMA (d’après Musson et al., 2009).

2.2.8. Conclusion relative au choix du paramètre instrumental

Le principal élément de conclusion qui se dégage de l’étude des paramètres instrumentaux considérés dans la littérature scientifique réside dans le fait qu’il n’existe pas de paramètre « idéal » afin d’estimer l’intensité. Si certains paramètres semblent plus appropriés que d’autres (ex. PGV de plus en plus préféré au PGA), il faut avant



tout trouver une adéquation entre le paramètre instrumental à utiliser et les objectifs motivant la démarche. Pour cela, il est nécessaire de se poser un certain nombre de questions liées au mode d’utilisation envisagé pour la corrélation, parmi lesquelles :

- portée géographique souhaitée pour la corrélation (relation locale ou globale) : une relation globale applicable partout nécessite de prendre en compte l’amplitude, la durée et le contenu fréquentiel du signal ;

- domaine de validité souhaité en termes d’intensités (relation restreinte ou étendue) : la gamme d’intensité retenue peut influer sur le choix du paramètre instrumental, certains paramètres n’étant corrélés qu’à une gamme d’intensité restreinte ;

- délais de mise à disposition des intensités calculées (temps-réel ou non) : certains types de relations induisent un temps d’analyse important.

2.3. DE LA NOTION DE COUPLE INTENSITE/MOUVEMENT DU SOL

Outre les différentes approches rencontrées dans la littérature pour évaluer l’intensité à partir d’enregistrements sismiques et décrites au paragraphe 2.2, les multiples corrélations existantes se distinguent également (et en premier lieu) par les données utilisées pour les définir, et notamment par la manière dont une intensité est associée à un enregistrement sismique (ou réciproquement). En effet, pour un séisme donné, du fait de la grande variabilité géographique régulièrement observée 1) pour l’intensité et 2) pour un certain nombre de paramètres instrumentaux, toute extrapolation de l’un ou l’autre de ces termes pour se ramener en un point commun d’observation est particulièrement délicat et doit être considérée avec prudence. Ainsi, des variations pouvant atteindre un facteur 10 pour les mesures d’accélération, et de plus d’un degré d’intensité, peuvent être observées pour des sites distants de moins de un kilomètre (Souriau, 2006), voire même de quelques dizaines de mètres.

Afin de s’assurer que les données soient effectivement comparables et puissent faire l’objet d’un travail de corrélation, il est donc important de considérer des valeurs d’intensité et de paramètres instrumentaux issues d’une acquisition en un point commun. En pratique, on ne dispose que très rarement des deux types de données en un même endroit. Lorsque cela est le cas, l’unité surfacique à laquelle est affectée une intensité (en France, la commune) correspond à plusieurs valeurs d’un même paramètre instrumental parfois radicalement différentes (effets de sites…). Pour illustrer ce propos, nous pouvons notamment évoquer le cas du séisme martiniquais du 29 novembre 2007, où pas moins de 9 valeurs différentes de PGA ont été enregistrées sur la commune de Fort-de-France avec un rapport 6 entre les valeurs maximale et minimale (Winter et al., 2007 ; Schlupp et al., 2008) - Tableau 9. Ceci illustre donc également la nécessité de considérer des surfaces élémentaires de définition de l’intensité relativement petites (quelques centaines de mètres carrés au plus).



Intensité communale

(EMS98) PGA (g)

0.034 0.042 0.050 0.095 0.106 0.115 0.147 0.198

VI-VII

0.204

Tableau 9 – Comparaison entre les différentes valeurs d’accélérations maximales du sol (PGA) enregistrées sur la commune de Fort-de-France suite au séisme du 29/11/2007 (source

données : RAP/BRGM/IPGP/Conseil Général de Martinique : in Bazin et al., 2007 et Winter et al., 2007), avec la valeur d’intensité communale associée (source donnée : BCSF 2008 ;

SisFrance-Antilles, BRGM 2009).

Plusieurs approches peuvent finalement être adoptées pour la compilation de couples intensité/mouvement du sol. La plus largement répandue, et probablement la plus satisfaisante, consiste à associer à chaque enregistrement l’intensité observée la plus proche de la station considérée (cf. Atkinson et Kaka, 2007 ; Tselentis et Danciu, 2008 ; etc.), lorsque d’autres auteurs préfèrent se baser sur le tracé d’isoséistes (cf. Davenport, 2003 ; Souriau, 2006). Cependant, il est connu que la dispersion associée aux estimations du mouvement du sol est classiquement proche d’un facteur au moins égal à deux, pour des conditions de sol proches. Enfin, certains travaux adoptent l’approche inverse en considérant comme données initiales les intensités observées, et en leur associant des paramètres du mouvement du sol calculés numériquement à partir des caractéristiques du séisme : relations d’atténuation et accélérogrammes synthétiques (Marin et al., 2004 ; Panza et al., 1997). Cependant, il est connu que la dispersion associée aux estimations du mouvement du sol est classiquement proche d’un facteur au moins égal à 2, pour des conditions de sol proches. Il est sans nul doute que ces suppositions nécessaires à l’élaboration du jeu de données ont un impact fort sur la qualité même des corrélations ainsi déterminées.



3. Cas du séisme de l’Aquila du 6 avril 2009

Le 6 avril 2009 à 3h 32 heure locale (1h 32 TU), un violent séisme de magnitude de moment Mw 6.3 est survenu au niveau de la ville italienne de l’Aquila, située dans la région des Abruzzes. Ce type de séisme crustal étant susceptible de générer de nombreuses répliques d’intensités notables, il nous est apparu opportun de nous rendre dans la région épicentrale afin de tester l’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques. De fait, nous considèrerons dans le présent chapitre le séisme de l’Aquila comme un exemple illustratif.

3.1. TESTS D’EVALUATION DE L’INTENSITE

A partir de différents paramètres instrumentaux calculés au niveau des 55 stations accélérométriques du réseau italien du RAN (Ameri et al., 2009 ; Chioccarelli et al., 2009), il est possible de tester certaines corrélations présentées au chapitre 2. Nous avons ainsi évalué en chaque station le PGA, le PGV, le PGD, l’intensité d’Arias (IA), la durée significative – (TS), la « Bracketed-Duration » avec un seuil à 5% de g (BD5), ainsi que le spectre de réponse avec un amortissement de 5% et le spectre de Fourier en amplitude (FAS). Ces valeurs sont reportées dans le Tableau 17 présenté dans l’annexe 2. Il est à noter que du fait de la différence notable observée entre les valeurs de TS et de BD5 calculées pour le séisme de l’Aquila et celles utilisées pour la définition des corrélations de Koliopoulos et al. (1998), ni la durée significative ni la « Bracketed-Duration » n’ont pu être utilisées pour l’estimation de l’intensité. Pour les autres paramètres instrumentaux, le calcul d’intensité a été utilisé dans la limite du domaine de validité de chaque relation.

Afin de pouvoir évaluer la pertinence des intensités ainsi évaluées, nous avons dans un premier temps et dans la mesure du possible, associé à chaque station accélérométrique une valeur d’intensité macrosismique induite par le séisme. Pour cela, nous avons considéré les intensités communales évaluées par un groupe d’intervention rapide intitulé QUEST4 (QUick Earthquake Survey Team). Ces données ont été complétées par les valeurs de pseudo-intensité obtenues par les questionnaires en ligne (« did you feel it ? ») de l’INGV disponibles sur internet (Figure 8). Une carte d’isoséistes indicative peut être dressée à partir de l’ensemble de ces données (Figure 9). Comme souligné au chapitre 2.1, et bien que les valeurs d’intensité ainsi obtenues soient exprimées dans l’échelle d’intensité de Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS), elles peuvent être considérées en première approximation comme identiques dans les échelles EMS98, MSK ou MMI, autorisant par là-même la comparaison avec les résultats de la plupart des corrélations existantes.

4 Groupe d’intervention composé de membres de l’INGV, de la protection civile italienne ainsi que de plusieurs universités italiennes.



Figure 8 – Localisation des stations du RAN (triangles oranges) par rapport aux intensités évaluées à l’aide des questionnaires en ligne de l’INGV (source : INGV, 2009).

Séisme du 6 avril 2009.

Figure 9 – Tracé des isoséistes du séisme du 6 avril 2009 à partir des intensités communales (représentées sur la figure) complétées par les questionnaires en ligne de l’INGV (2009).

Sources des données : QUEST, 2009 ; INGV, 2009.



La répartition des stations du RAN en fonction de l’intensité estimée suite au séisme des Abruzzes du 6 avril 2009 est représentée sur la Figure 10. L’essentiel des stations utilisées dans le cadre de cette étude ont des intensités associées majoritairement comprises entre III-IV et VI-VII MCS, et plus particulièrement entre l’intensité III-IV et V (domaine regroupant 32 des 40 stations). Les niveaux d’intensité III, VII et VIII sont cependant également représentés par une unique station. Comme le suggère la forme irrégulière des isoséistes présentées sur la Figure 9, ces valeurs d’intensités intègrent la notion d’hétérogénéité des mouvements sismiques liés notamment à des phénomènes d’effets de site ou de directivité.

Intensité estimée (MCS)

0

2

4

6

8

10

12

Nom

bre

de s

tatio

ns

III III-IV IV IV-V V V-VI VI VI-VII VII VII-VIII VIII

Figure 10 – Histogramme présentant la répartition des stations sismiques du RAN en fonction de l’intensité estimée pour le séisme des Abruzzes du 6 avril 2009.

Les résultats de cette comparaison, réalisée sur plus de 40 relations empiriques permettant l’évaluation de l’intensité, sont présentés dans le Tableau 10. Afin de mettre en évidence la capacité de ces relations à estimer de manière satisfaisante l’intensité lors du séisme des Abruzzes, nous avons utilisé différents indicateurs que sont :

- la moyenne des résidus entre les estimations et les observations ;

- l’écart-type des résidus ;

- le coefficient de corrélation r2 entre les intensités estimées et observées ;

- un indice noté R, correspondant à la proportion des couples enregistrement/intensité observée utilisée par chacune des relations sur l’ensemble de l’échantillon disponible, en tenant compte de leurs domaines de validité respectifs (0=0% de couples utilisés, 1=100% de couples utilisés, soit 40).



Résidus

(Iestimé-Iobs) Paramètre instrumental Référence

moyenne écart-type

Coefficient de corrélation

(r2) R

FAS Sokolov (2002) 0.3 0.7 0.88 1.0 IA Koliopoulos et al. (1998) -0.4 1.1 0.87 0.6 IA Cabañas et al. (1997) -0.7 0.6 0.87 0.3 IA Tselentis et Danciu (2008) -0.3 0.6 0.85 0.4 IA Margottini et al. (1992) 0.3 0.9 0.84 0.4

PGA Atkinson et Kaka (2006) -0.3 0.9 0.92 1.0 PGA Davenport (2003) 0.4 0.5 0.91 1.0 PGA Tselentis et Danciu (2008) -0.1 0.5 0.91 0.6 PGA Atkinson et Kaka (2007) -0.2 0.7 0.89 1.0 PGA Trifunac et Brady (1975) 0.6 1.1 0.86 0.4 PGA Hershberger (1956) 0.1 0.7 0.85 0.7 PGA Gutenberg et Richter (1956) 0.3 0.9 0.85 0.7 PGA Ambraseys (1974) 0.1 0.8 0.84 0.4 PGA Marin et al. (2004) 0.8 0.8 0.84 0.9 PGA Faccioli et Cauzzi (2006) 0.7 0.6 0.83 0.4 PGA Atkinson et Sonley (2000) 0.7 1.1 0.82 0.2 PGA Margottini et al. (1992) 0.0 0.9 0.78 0.3 PGA Souriau (2006) - 1 -0.1 0.5 0.77 0.9 PGA Souriau (2006) - 2 -0.2 0.6 0.75 0.8 PGA Murphy et O’Brien (1977) 0.4 0.9 0.57 0.3 PGA Koliopoulos et al. (1998) -0.4 0.7 0.46 0.3 PGA Faccioli et Cauzzi (2006) -0.4 1.2 0.46 0.3 PGA Boatwright et al. (2001) 0.4 1.0 0.40 0.1

PGA/PGV Wald et al. (1999) -0.4 1.1 0.86 0.4 PGV Tselentis et Danciu (2008) 0.0 0.4 0.92 0.7 PGV Kaka et Atkinson (2004) -0.7 0.5 0.91 1.0 PGV Atkinson et Kaka (2006) 0.3 0.6 0.90 1.0 PGV Atkinson et Kaka (2007) 0.0 0.6 0.89 1.0 PGV Atkinson et Sonley (2000) 0.4 0.7 0.85 0.3 PGV Trifunac et Brady (1975) 2.1 1.4 0.81 0.7 PGV Koliopoulos et al. (1998) 0.1 0.7 0.77 0.4 PGV Boatwright et al. (2001) 0.1 0.7 0.76 0.2 PGD Atkinson et Sonley (2000) 0.5 1.1 0.77 0.7 PGD Trifunac et Brady (1975) 0.1 1.0 0.74 0.2

PSA(5%)-0.5Hz Atkinson et Kaka (2007) 0.3 0.7 0.87 1.0 PSA(5%)-0.5Hz Atkinson et Kaka (2006) 0.8 0.7 0.85 1.0 PSA(5%)-10Hz Kaka et Atkinson (2004) 0.8 1.3 0.88 0.9 PSA(5%)-1Hz Atkinson et Kaka (2007) -0.1 0.5 0.90 1.0 PSA(5%)-1Hz Atkinson et Kaka (2006) 0.5 0.6 0.90 1.0 PSA(5%)-1Hz Kaka et Atkinson (2004) 1.7 0.5 0.86 1.0

PSA(5%)-3.3Hz Atkinson et Kaka (2006) -0.1 0.9 0.91 1.0 PSA(5%)-3.3Hz Atkinson et Kaka (2007) -0.2 0.7 0.89 1.0 PSA(5%)-5Hz Kaka et Atkinson (2004) 0.8 1.1 0.84 0.9

I-JMA* Karim et Yamazaki (2002) -0.4 0.7 0.89 1.0

Tableau 10 – Comparaison entre les intensités observées lors du séisme de l’Aquila du 6 avril 2009, avec les valeurs obtenues à l’aide de différentes relations. *Pour la comparaison entre



l’intensité instrumentale JMA et les intensités observées, nous nous sommes basé sur la correspondance suggérée par Musson et al. (2009) sur la Figure 7.

L’examen conjoint de ces différents indicateurs permet notamment de mettre en évidence les prédictions d’intensité assez fiables réalisées par les relations de Tselentis et Danciu (2008) et d’Atkinson et Kaka (2007) utilisant toutes deux le PGV. En effet, les résultats obtenus au moyen de ces deux relations sont centrés (i.e. résidu nul), avec un écart-type des résidus relativement faibles (respectivement 0.4 et 0.5) de l’ordre de l’incertitude liée à la détermination de l’intensité de manière classique (cf. § 2.1). De plus, ils présentent de bons coefficients de corrélation, et peuvent être jugés « représentatifs » dans la mesure où ils exploitent respectivement 70% et 100% des couples disponibles (intensité / enregistrement).

La relation proposée par Atkinson et Kaka (2007) utilisant la valeur spectrale à 1 Hz du spectre de réponse à 5% d’amortissement est également très performante dans le cas présent. De même, l’une des relations de Souriau (2006) reliant l’intensité au PGA présente de bons résultats pour les intensités inférieures à VI, avec cependant un coefficient de corrélation moindre.

Il est à noter qu’aucune de ces quatre relations, dont les résultats sont présentés sur la Figure 11, n’est constituée d’une expression simple entre une valeur de pic d’amplitude et une intensité. En effet, les trois relations basées sur une valeur de pic d’amplitude (ici PGA ou PGV) utilisent également une distance caractéristique (focale ou épicentrale) et, dans un cas, la magnitude du séisme. Cela traduit l’importance de la prise en compte, implicite ou non, du contenu fréquentiel du signal pour la détermination de l’intensité, en complément de l’amplitude (cf. §2.2). En ce qui concerne la relation d’Atkinson et Kaka (2007) qui utilise la valeur de la pseudo-accélération à 1 Hz, celle-ci prend également en compte la fréquence au travers le calcul du spectre de réponse.

Si aucun paramètre instrumental ne se distingue nettement des autres à ce stade comme étant plus approprié à l’estimation de l’intensité, il apparaît à l’inverse que les relations utilisant l’intensité d’Arias et le PGD ne parviennent pas à reproduire les observations réalisées suite au séisme de l’Aquila.



2 3 4 5 6 7 8 9 10Intensité observée (MCS)

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Inte

nsité

cal

culé

e (M

M /

EMS9

8)

Atkinson et Kaka (2007) : relation I/PGVsi log10(PGV) ≤ 0.48 : I = 4.84 + 1.32 x log10(PGV) - 0.19 x Mw + 0.26 x log10(Dfocale)si log10(PGV) ≥ 0.48 : I = 4.01 + 3.03 x log10(PGV) - 0.19 x Mw + 0.26 x log10(Dfocale)

Tselentis et Danciu (2008) : relation I/PGVI = 5.582 + 1.397 x log10(PGV) - 0.787 x log10(Dépicentrale) - 0.073 x S

Atkinson et Kaka (2007) : relation I/PSA[5%;1Hz]si log10(PSA/1Hz) ≤ 1.50 : I = 3.23 + 1.18 x log10(PSA/1Hz)si log10(PSA/1Hz) ≥ 1.50 : I = 0.57 + 2.95 x log10(PSA/1Hz)

Souriau (2006) : relation I/PGAI = 4.32 + 2.13 x log10(PGA/100) + 1.15 x log10(Dfocale)

Figure 11 – Comparaison entre les valeurs d’intensité observées et celles estiméés empiriquement par différentes relations.

3.2. ACQUISITION CONJOINTE DE DONNEES MACROSISMIQUES ET INSTRUMENTALES SUITE AU SEISME

La mission menée par le BRGM suite à ce violent séisme des Abruzzes avait pour objectif d’installer du matériel accélérométrique dans la région épicentrale afin, d’une part de pouvoir contribuer au déploiement du réseau temporaire de surveillance sismique de la zone géré par l’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), et d’autre part de tester une acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques. Compte-tenu de ce double objectif, il était donc impératif de pouvoir se rendre sur place dans les plus brefs délais afin de pouvoir enregistrer les nombreuses répliques affectant la région de l’Aquila.

L’équipe du BRGM, composée de 3 personnes, a ainsi pu se rendre sur zone dès le 10 avril, avec à sa disposition les deux stations accélérométriques alors disponibles. En concertation avec l’INGV, et en collaboration avec le LGIT (Laboratoire de



Géophysique Interne et de Tectonophysique) de Grenoble et le CETE-Méditerranée de Nice, ces stations ont été couplées à des sismomètres et mises en place pour être intégrées au réseau temporaire de surveillance sismique de l’INGV (Figure 12 - la description de ces deux sites de mesure est présentée plus en détail aux paragraphes 3.2.1 et 3.2.2). Les sites de mesures ont ainsi été implantés au Nord-Est de l’Aquila de manière à assurer une cohérence spatiale de l’acquisition instrumentale dans le cadre du réseau temporaire. Les stations ont été installées chez des particuliers de manière à pouvoir tenter une acquisition simultanée de données macrosismiques (Figure 13).

Concernant l’aspect macrosismique, la problématique était de récolter un maximum de témoignages sur les probables répliques à venir, en sollicitant au minimum une population déjà fortement éprouvée moralement par le séisme. Ainsi, il a été décidé en accord avec l’INGV, de distribuer aux personnes habitant au niveau des deux stations sismiques, des questionnaires simplifiés à remplir après chaque réplique ressentie à la station considérée. Pour cela, les vignettes descriptives de chaque niveau d’intensité issues des questionnaires en ligne du Bureau Central Sismologique Français (BCSF) ont été utilisées, complétées par un champ de témoignage libre. Ce questionnaire est présenté en annexe 3.

Figure 12 – Localisation des stations constitutives du réseau temporaire de surveillance sismique de l’INGV, déployé après le séisme de l’Aquila du 6 avril 2009. Les deux stations

accélérométriques mises en place par le BRGM sont entourées sur la carte d’un cercle rouge. Source : INGV, 2009.

http://portale.ingv.it/primo-piano/archivio-primo-piano/notizie-2009/terremoto-6-aprile/analisi-dati-di-sismicita



Figure 13 – Localisation des points d’acquisition conjointe correspondants aux stations accélérométriques FrA1 et FrA2.

3.2.1. Site de mesure n°1

Localisation : Fonte-Cerreto (commune d’Assergi) Type : chez des particuliers

Point GPS : E 13.52803° N 42.42582° Altitude : 1123 m.

Date d’installation : 11/04/09 Date de retrait : 13/07/2009

ii. Station accélérométrique FrA1

Le Tableau 11 ci-dessous présente les principales caractéristiques de la station FrA1. En particulier, les rapports spectraux calculés à partir de l’analyse du bruit de fond sismique sur le site, mettent en évidence l’absence d’amplification du signal par le sol, ce qui laisse penser à un site rocheux comme le suggère le contexte géomorphologique. Au niveau du site de la station sismique FrA1, la carte géologique au 1/25 000e (Del Sordo et Calamita, carte géologique non encore publiée) indique quant à elle la présence d’un sous-bassement calcaire surmonté de dépôts quaternaires représentés notamment par des brèches.



Station FrA1

Description matériel

Modèle Station : Geosig GSR-24 Capteur : Geosig AC-23

N° série : 1418 Paramètres d’acquisition

Pre-event time (s) 10 Post-event time (s) 50*/40**

Seuil déclenchement (mg) 1*/10** Fréquence d’échantillonnage (Hz) 100

Mesure de bruit de fond sismique (H/V)

Tableau 11 – Caractéristiques de la station accélérométrique FrA1. * Paramètres d’acquisition du 10 au 12 avril 2009. ** Paramètres d’acquisition à partir du 12 avril 2009.

iii. Aspect macrosismique

La zone où se trouve le site de mesure n°1 n’a pas subi de dommage suite au choc principal du 6 avril 2009. Cependant, les habitants étaient très inquiets au moment de l’installation de la station et craignaient de violentes répliques.

3.2.2. Site de mesure n°2

Localisation : Collevecchio Type : chez des particuliers

Point GPS : E 13.66209° N 42.59602° Altitude : 356 m.

Date d’installation : 10/04/09 Date de retrait : 13/07/2009



iv. Station accélérométrique FrA2

Le Tableau 12 ci-dessous présente les principales caractéristiques de la station FrA2. En particulier, les rapports spectraux calculés à partir de l’analyse du bruit de fond sismique sur le site, met en évidence l’absence d’amplification du signal par le sol. Cela laisse penser à un site rocheux, en conformité avec la carte géologique qui indique la présence de formations miocènes compactes (Del Sordo et Calamita, carte géologique non encore publiée).

Station FrA2

Description matériel

Modèle Station : Geosig GSR-24 Capteur : Geosig AC-23

N° série : 1466 Paramètres d’acquisition

Pre-event time (s) 10 Post-event time (s) 40

Seuil déclenchement (mg) 5* / 4** Fréquence d’échantillonnage (Hz) 100

Mesure de bruit de fond sismique (H/V)

Tableau 12 – Caractéristiques de la station accélérométrique FrA2. * Paramètres d’acquisition du 10 au 12 avril 2009. ** Paramètres d’acquisition à partir du 12 avril 2009.

v. Aspect macrosismique

La zone où se trouve le site de mesure n°2 n’a pas subi de dommage suite au choc principal, mais la population était effrayée. Les habitants de la maison auxquels les questionnaires ont été distribués, ont témoigné avoir ressenti de très nombreuses répliques : au moment de notre visite (4 jours après le séisme du 6 avril), nous avons pu constater que toute la famille dormait dehors sous tentes de peur des répliques.

Il est à noter que lors de notre second passage le 12 avril pour vérification de la station d’enregistrement et des paramètres d’acquisition, les habitants nous ont signalé, pour



plusieurs d’entre eux, avoir faiblement ressenti au moins trois répliques depuis notre première venue deux jours auparavant, alors que la station n’avait déclenché à aucune reprise (seuil de déclenchement alors à 5 mg). Bien que le PGA soit difficilement corrélable aux faibles intensités macrosismiques, cela illustre bien le fait que suite à de violents séismes accompagnés de nombreuses répliques, la population développe une « hyper-sensibilité » et peut réagir à de très faibles vibrations. Il est donc très important d’avoir conscience de ce phénomène lors de la collecte de témoignages macrosismiques sur des répliques.

3.2.3. Retour d’expérience

Au mois d’août 2009, soit quatre mois après le séisme de l’Aquila et la mise en place des stations accélérométriques du BRGM, celles-ci ont été désinstallées pour être rapatriées en France.

Catalogue INGV FrA1 /1418 FrA2 /1466

Date Heure TU Lat Long z M Localisation Heure TU Dépi (km) Heure TU* Dépi (km)

12/04/2009 09h48'58" 42.364 13.377 10 3.2 Ml Aquilano 09h49'06" 14 35 13/04/2009 13h36'04" 42.444 13.44 9 3.5 Ml Gran Sasso 8 13h36'12" 25 13/04/2009 21h14'24" 42.504 13.363 8 4.9 Ml Gran Sasso 21h14'29" 16 21h14'28" 27 14/04/2009 13h56'21" 42.543 13.312 10 3.9 Ml Monti della Laga 22 13h56'29" 29 14/04/2009 17h27'30" 42.527 13.295 4 3.5 Ml Monti della Laga 22 17h27'38" 31 14/04/2009 20h17'27" 42.53 13.288 10 4.1 Ml Monti della Laga 23 20h17'31" 32 15/04/2009 22h53'07" 42.505 13.312 9 3.8 Ml Monti della Laga 22h53'17" 20 22h53'10" 30 16/04/2009 17h49'30" 42.54 13.289 11 3.8 Ml Monti della Laga 23 17h49'33" 31 18/04/2009 09h05'56" 42.441 13.361 15 3.8 Ml Gran Sasso 09h06'03" 14 09h06'03" 30 23/04/2009 15h14'08" 42.247 13.492 10 4.0 Ml Velino-Sirente 15h14'17" 20 41 23/04/2009 21h49'00" 42.233 13.479 9 4.0 Ml Velino-Sirente 21h49'10" 22 43 11/05/2009 16h59'04" 42.491 13.366 10 3.1 Ml Gran Sasso 15 16h58'56" 27 14/05/2009 20h30'54" 42.368 13.318 10 3.3 Ml Aquilano 18 20h30'49" 38 21/06/2009 16h31'11" 42.567 13.195 10 3.4 Ml Monti Reatini 32 16h30'45" 38 22/06/2009 20h58'40" 42.446 13.356 14 4.5 Ml Gran Sasso 14 20h58'07" 30 23/06/2009 00h41'56" 42.441 13.369 16 3.8 Ml Gran Sasso 13 00h41'27" 30 23/06/2009 08h35'08" 42.462 13.347 11 3.5 Ml Gran Sasso 15 08h34'34" 30 25/06/2009 21h00'08" 42.57 13.206 11 3.9 Ml Monti Reatini 31 20h59'40" 37 29/06/2009 05h54'33" 42.463 13.366 14 3.1 Ml Gran Sasso 14 05h54'02" 28 03/07/2009 01h14'07" 42.32 13.378 12 3.4 Ml Aquilano 17 01h13'36" 39 12/07/2009 08h38'51" 42.338 13.378 11 4.0 Ml Aquilano 16 08h38'16" 37 12/07/2009 22h14'24" 42.338 13.398 11 3.6 Ml Aquilano 14 22h13'49" 36

Tableau 13 – Liste des répliques du séisme du 6 avril 2009 enregistrées par les stations FrA1 et FrA2 entre le 12 avril et le 28 juillet 2009, et comparaison avec les données de l’INGV. *L’heure TU de déclenchement de la station FrA2 a connu une forte dérive. Par conséquent, les temps de déclenchement sont en décalage de plusieurs secondes par rapport au temps réel d’arrivée

des ondes.



Malgré quelques problèmes techniques et la mise hors-tension de la station FrA1 fin avril, un certain nombre de répliques ont pu être enregistrées (cf. Tableau 13 et Figure 14).

Figure 14 – Localisation des répliques du séisme du 6 avril 2009 enregistrées par les stations accélérométriques du BRGM.

Malheureusement, aucun questionnaire n’a été renseigné par les personnes habitant sur le site des deux stations accélérométriques, lesquelles invoquent le fait qu’elles ne se trouvaient pas sur place au moment des répliques. Cependant, si cette raison peut en effet expliquer en partie cette absence de témoignages, le grand nombre de répliques notables survenues durant la nuit ou dans la soirée souligne que même présentes, ces personnes n’ont pas eu le réflexe de consigner leur ressenti, et ce même lors de secousses relativement fortes avec pour la réplique la plus importante (13 avril 2009 à 21h14 TU), une accélération maximale du sol proche de 60 mg à la station FrA1 et 40 mg à la station FrA2, et une intensité au moins égale à IV MCS à proximité de ces stations.



Forts de ces enseignements, il nous est possible d’identifier à ce stade quatre principales pistes de réflexion afin de rendre possible dans le futur une telle acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques :

- choix des sites en fonction de leur « taux d’occupation », de manière à s’assurer de la présence maximale de témoins potentiels à proximité immédiate des instruments de mesure ;

- sensibilisation forte des personnes présentes sur les lieux afin de susciter chez elles une démarche de témoignages et de consignations des effets ressentis ;

- prise en compte dans l’élaboration de la procédure d’acquisition, du fait que les personnes ne réagissent pas de la même manière selon qu’elles ressentent un séisme isolé ou une succession de séismes (répliques) : stress lié à la peur de répliques destructrices, développement d’une hyper-sensibilité aux vibrations sismiques ou au contraire banalisation des secousses. Pour illustrer ce propos, rapportons ici le témoignage d’une personne interrogée à propos de l’une des répliques du séisme de Lambesc il y a tout juste un siècle : « - L’avez-vous ressentie, demandons nous ? - Non, nous répond-t-on, mais comme tout le monde prétend qu’elle a eu lieu, nous avons fini par croire que nous l’avions ressentie. » Le Petit-Provençal, 14 juin 1909.

- simplification maximale des procédures de témoignage de manière à inciter les personnes à témoigner.

Faute de pouvoir disposer de témoignages permettant d’estimer l’intensité des répliques au niveau même des stations, la consultation des cartes d’intensité de l’INGV issues de témoignages internet nous a permis de dresser une liste des principales répliques du séisme du 6 avril 2009 en terme d’effets macrosismiques. Celle-ci suggère que plus d’une trentaine de répliques ont probablement été ressenties pendant la période d’instrumentation au niveau des deux stations installées avec une intensité MCS supérieure ou égale à III (Tableau 14).

Nous pouvons noter que l’ensemble des 19 événements enregistrés par la station FrA2 sont signalés avoir été ressentis avec une intensité supérieure ou égale à III à proximité de la station, d’après les questionnaires en ligne de l’INGV. A l’inverse, si les deux répliques susceptibles d’avoir été ressenties au niveau de la station avec une intensité IV on bien été enregistrées (répliques du 13 avril 2009 à 21h14 TU et du 22 juin 2009 à 20h58 TU), le niveau d’intensité III n’a quant à lui déclenché que partiellement, avec un seuil de déclenchement de 4 mg.

Dès lors, il semble que pour les stations accélérométriques utilisant un seuil de déclenchement, la valeur seuil de 4 mg comme celle utilisée par la station FrA2, soit bien adaptée dès lors que l’on souhaite obtenir des couples enregistrement/intensité pour des intensités supérieures ou égales à III.



FrA1 FrA2 Date Heure M Lat. Long.

I (MCS) D.ép. (km) I (MCS) D.ép. (km) 13/04/2009 13:36:04 3.4 42.44 13.44 IV 8 III 25 13/04/2009 21:14:24 4.9 42.50 13.36 IV 16 IV 27 14/04/2009 13:56:21 3.9 42.54 13.31 III-IV 22 III 29 14/04/2009 17:27:30 3.5 42.53 13.30 - 22 III 31 14/04/2009 19:28:02 3.4 42.54 13.31 - 22 III 30 14/04/2009 20:17:27 4.1 42.53 13.29 III-IV 23 III 32 14/04/2009 20:53:09 3.1 42.55 13.30 - 23 III 30 15/04/2009 22:53:07 3.8 42.51 13.31 III-IV 20 III 30 16/04/2009 17:49:30 3.8 42.54 13.29 IV 23 III 31 18/04/2009 09:05:56 3.8 42.44 13.36 III-IV 14 III 30 23/04/2009 15:14:08 4.0 42.25 13.49 III-IV 20 III 41 23/04/2009 21:49:00 4.0 42.23 13.48 IV 22 III-IV 43 26/04/2009 17:56:06 3.3 42.46 13.38 III-IV 13 III 28 30/04/2009 13:01:01 3.5 42.36 13.36 IV 15 III 36 01/05/2009 05:12:51 3.8 42.28 13.47 III-IV 17 III 39 02/05/2009 02:21:02 3.2 42.50 13.36 IV 16 III 27 11/05/2009 16:59:04 3.1 42.49 13.37 III 15 III 27 14/05/2009 06:30:22 3.8 42.50 13.41 IV 13 III 24 14/05/2009 20:30:54 3.3 42.37 13.32 IV 18 III 38 30/05/2009 02:55:09 3.5 42.36 13.34 IV 17 III-IV 38 07/06/2009 19:21:34 3.6 42.35 13.48 IV 9 III 31 11/06/2009 07:04:49 3.4 42.34 13.44 III-IV 13 III 34 15/06/2009 15:21:31 3.1 42.44 13.45 IV 7 III 25 21/06/2009 16:31:11 3.4 42.57 13.20 III 32 III 38 22/06/2009 20:58:40 4.5 42.45 13.36 V-VI 14 IV 30 23/06/2009 00:41:56 3.8 42.44 13.37 III-IV 13 III 30 23/06/2009 08:35:08 3.5 42.46 13.35 III-IV 15 III 30 23/06/2009 20:58:50 3.2 42.45 13.36 III-IV 14 III 30 25/06/2009 21:00:08 3.9 42.57 13.21 - 31 III 37 29/06/2009 05:54:33 3.1 42.46 13.37 III 14 III 28 03/07/2009 01:14:07 3.4 42.32 13.38 III-IV 17 III 38 03/07/2009 11:03:07 4.1 42.41 13.39 IV 11 III 30 12/07/2009 08:38:51 4.0 42.34 13.38 III-IV 15 III 37 12/07/2009 22:14:24 3.6 42.34 13.40 III-IV 14 III 36

Tableau 14 – Liste des principales répliques pour lesquelles les questionnaires en ligne de l’INGV suggèrent une intensité MCS supérieure ou égale à III au niveau des stations FrA1 et

FrA2. Les cellules en fond bleu représentent les séismes potentiellement ressentis enregistrés sur les stations accélérométriques, et les champs en italique indiquent que la station FrA1 était

inopérante au moment de la réplique.



4. Acquisition conjointe de données macrosismiques et instrumentales

Comme discuté au paragraphe 2.3, les relations de conversion existantes sont généralement issues de corrélations réalisées entre des données instrumentales et macrosismiques recueillies de manière indépendante et donc pour des contextes sensiblement différents (lieu d’observation, effets de site particulier, étage de bâtiment, …), ce qui ne permet donc d’effectuer qu’une corrélation limitée, sans tenir compte du réel « ressenti » d’un séisme à mettre en relation directe avec un enregistrement sismique.

Ce chapitre est consacré à l’élaboration d’une méthodologie à mettre en place pour une acquisition conjointe de données macrosismiques et instrumentales nécessaire à l’élaboration de corrélations intensité / mouvement du sol.

4.1. OBJECTIFS ET PERIMETRE DE L’ACQUISITION CONJOINTE

Les outils rendus possibles par l’estimation de l’intensité d’un séisme sur la seule base d’enregistrements (shake-maps, scénarios de dommages...) étant particulièrement intéressant pour les fortes intensités associées à des dommages notables, il est donc indispensable de pouvoir acquérir non seulement des couples intensités/enregistrement sismique pour des intensités faibles à modérées, mais également – et en priorité – pour des intensités plus conséquentes. Compte-tenu de l’aléa sismique modéré de la France métropolitaine, il convient donc de se poser la question de l’emprise géographique de la zone visée pour l’acquisition conjointe.

Concernant l’utilisation des données, l’idéal serait à terme de disposer de suffisamment de couples communs pour pouvoir établir de nouvelles corrélations excluant toute extrapolation de données. Cependant, la quantité de données nécessaires pour un tel travail étant très importante (plusieurs centaines de couples couvrant l’ensemble de la gamme des intensités visées), les données conjointes pourraient dans un premier temps venir enrichir les catalogues existants afin de mieux contraindre les relations empiriques reliant l’intensité au signal sismique. Dès lors, la méthodologie d’acquisition conjointe devra être conçue de telle manière à permettre la constitution efficace d’une base de données.

Cette acquisition basée sur le principe de points d’enregistrements et d’observations strictement communs, suppose une proximité immédiate entre les « témoins » et les appareils de surveillance sismique. L’approche la plus simple semble donc être l’instrumentation de bâtiments dans lesquels il soit demandé aux résidents de consigner précisément les effets ressentis lors de séismes. Face aux moyens très importants que nécessiterait l’instrumentation fixe de bâtiments en zone sismique et à la difficulté de sensibiliser et mobiliser leur population à long terme, il apparaît particulièrement intéressant de travailler sur des répliques sismiques, à l’image de ce



qui a été mené par le BRGM en Italie, suite au séisme des Abruzzes. Cependant, d’autres modes d’acquisition conjointe peuvent également être envisagés.

4.2. METHODOLOGIES D’ACQUISITION CONJOINTE

4.2.1. Intervention post-sismique : travail sur répliques

En ayant à l’esprit les principaux objectifs résumés ci-dessus, et forts du retour d’expérience post-sismique dans la région de l’Aquila, nous dressons dans ce paragraphe le cadre nécessaire à la mise en pratique d’une campagne d’acquisition conjointe sur répliques suite à un séisme important.

Définition du cadre de l’intervention

La première question est de savoir dans quel cas organiser une mission post-sismique d’acquisition conjointe. En effet, l’intérêt de l’intervention n’est pas le même selon l’importance du séisme considéré. Ainsi, en ce qui concerne la puissance du séisme, l’intervention ne semble pas pertinente pour des séismes de magnitude inférieure à 5, lesquels génèrent peu ou pas de répliques, lesquelles sont de moindre intensité. D’autre part, il n’est pas opportun d’intervenir suite à des séismes dans des régions reculées où les témoins potentiels sont peu nombreux. Pour cette raison, il est raisonnable de considérer uniquement les chocs principaux d’intensité épicentrale observée supérieure ou égale à VI.

L’examen de la base de données des séismes SisFrance permet de mettre en évidence le faible nombre de séismes ayant été suivis de répliques d’intensité importantes en Métropole depuis 1900 (cf. Tableau 15). Ainsi, si les séismes occasionnant des répliques d’intensité épicentrale supérieure ou égale à IV sont relativement nombreux (47 depuis 1900, soit environ un tous les 2 ans), leur nombre est réduit de près de moitié pour l’intensité V, et n’est plus que de 7 et de 3 respectivement pour une intensité de VI et VII, correspondant à des périodes de retour de 15 et 36 ans.

Intensité épicentrale maximale des répliques (MSK) Nombre de séismes

≥ IV 47 ≥ V 25 ≥ VI 7 ≥ VII 3

Tableau 15 – Nombre de séismes ayant été suivis d'au moins une réplique d'intensité épicentrale supérieure ou égale à un niveau donné en France métropolitaine depuis 1900

(données SisFrance, BRGM-EDF-IRSN 2009).

Dès-lors, il apparaît nécessaire ne pas se limiter au seul territoire métropolitain, en l’élargissant à des zones présentant une sismicité plus importante (Antilles, Italie...). Il est possible de s’affranchir de la dépendance géographique des corrélations entre



intensité et indicateur de mouvement du sol par la prise en compte de paramètres adaptés (cf. chapitre 12).

Concernant l’emprise géographique elle-même de la zone à investiguer, il est difficile de se prononcer tant l’emprise de la zone où le ressenti des répliques est potentiellement fort est variable d’un séisme à un autre. Afin de cadrer la zone d’étude, il conviendra donc de prendre en compte (i) la magnitude des répliques attendues au regard de la magnitude du choc principal, et (ii) la profondeur caractéristique des séismes dans la région. Ainsi, l’usage de relations d’atténuations en intensité adaptées au contexte local pourra par exemple servir à définir un rayon d’investigation autour de la zone épicentrale, étant bien entendu qu’une telle approche ne peut en aucun cas prendre en compte la migration géographique éventuelle des répliques avec le temps telle que fréquemment observé.

Lors de l’organisation d’une mission post-sismique ayant trait à la connaissance scientifique, l’une des principales questions est généralement de savoir quand se rendre sur les lieux. Compte-tenu de nos objectifs, il semble intuitivement préférable d’opter pour une intervention rapide, de manière à enregistrer un maximum de répliques, dont celles relativement puissantes qui succèdent souvent immédiatement aux chocs principaux. Outre les limitations habituelles et les précautions d’usage inhérentes à toute intervention post-sismique suite à des séismes destructeurs (problèmes de laisser passer, préservation des ressources en eau/alimentation/énergies sur la zone sinistrée, prise en compte de l’épuisement psychologique de la population...), les interventions extrêmement rapides peuvent également se heurter à la situation paradoxale d’acquérir une information macrosismique plus importante mais de qualité moindre dans les premiers jours faisant suite au choc principal. En effet, le traumatisme laissé par un séisme important peut fausser la perception des témoins lors des répliques, lesquels deviennent généralement sensibles à des vibrations extrêmement faibles (généralement jugées hors domaine de perception humaine), et sont effrayés non plus pour des intensités de l’ordre de V, mais de III... Pour s’affranchir en partie de ce biais lié à la résilience, il est donc important de s’adapter à chaque situation en n’intervenant pas immédiatement afin de permettre à la population de recouvrer en partie sa lucidité (d’une journée à quelques jours). D’autre part, en fonction de l’état psychologique de la population, il peut être préférable de se focaliser non pas sur les zones sinistrées à proprement parler, mais de s’adresser aux populations un peu plus éloignées, l’intervention d’acquisition conjointe ne devant en aucun cas venir solliciter les populations les plus éprouvées.

A ce propos, notre intervention italienne a été particulièrement intéressante car, même si pour diverses raisons aucun témoignage n’a pu être récolté, la population présente sur le site des 2 stations accélérométriques (situées respectivement à 15 et 36 km de l’épicentre du séisme du 6 avril 2009) n’était pas traumatisée comme pouvaient l’être les personnes rencontrées à l’Aquila, et semblait au contraire satisfaite de pouvoir participer à une étude visant, à terme, à mieux prendre en compte le risque sismique. Dans ce cas cependant, l’acquisition d’information reste limitée à un domaine d’intensité relativement faible et concernant peu le génie parasismique, avec des intensités inférieures à VI.



Typologie de la donnée et mode d’acquisition

Le second point à considérer et de bien définir le type de données visées par une telle acquisition :

• Donnée instrumentale

Type de matériel

La donnée instrumentale nécessaire à l’élaboration de corrélations entre intensité et indicateur de mouvement du sol demeure très « classique », au sens où elle doit être du même type que la donnée usuellement disponible suite à un séisme. Ainsi, les relations existantes entre indicateur du mouvement du sol et intensité utilisent aussi bien des accélérogrammes que des sismogrammes trois composantes, en fonction du type d’événement considéré et du matériel disponible. En effet, l’ensemble des indicateurs du mouvement du sol usuellement utilisés peuvent être obtenus simplement aussi bien à partir de signaux en accélération qu’en vitesse, lesquels peuvent être déduits l’un de l’autre par simple intégration/dérivation temporelle.

Il n’existe pas de capteur idéal satisfaisant à tout type d’utilisation, et le choix du type de capteur doit tenir compte (i) de la bande passante recherchée, (ii) de la dynamique des mouvements du sol à caractériser et (iii) de caractéristiques techniques telles que la facilité d’installation, le mode d’alimentation, le prix, l’encombrement...

Dans le cas qui nous préoccupe, il est indispensable que les capteurs utilisés soient capables d’enregistrer des mouvements forts en champ proche, l’objectif étant d’instrumenter la zone épicentrale susceptible d’être affectée par des répliques pouvant occasionner des mouvements du sol importants. Aussi, les capteurs accélérométriques semblent tout indiqués pour un tel exercice car, moins sensibles que les sismomètres, ils sont conçus pour mesurer les accélérations fortes du sol, y compris à proximité de l'épicentre. Pour cela, des capteurs possédant une grande dynamique devront être privilégiés, de manière à ce que les enregistrements ne soient pas saturés, même dans le cas de répliques localisées à proximité des capteurs.

D’autre part, le déploiement des appareils de mesure sismique doit être rendu le plus aisé possible afin d’assurer une instrumentation rapide après un séisme. Sur ce point, les accéléromètres semblent également tout à fait adaptés de part leur simplicité d’installation.

En ce qui concerne les enregistreurs, ceux-ci tendent aujourd’hui à présenter des caractéristiques communes quel que soit le type de capteur sismique utilisé. En ce qui concerne les interventions post-sismiques, les principaux critères de choix des enregistreurs concernent l’encombrement et la capacité de stockage.



Statut du matériel

Comme souligné précédemment, le succès de l’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques tient en premier lieu dans la rapidité du déploiement du dispositif. Si l’aspect macrosismique ne semble pas poser de problème particulier (mobilisation d’une équipe d’intervention), la disponibilité du matériel de surveillance sismique peut au contraire être un frein, voire un point d’arrêt, à cette démarche.

Bien que des interactions avec les missions d’instrumentation post-sismiques classiques soient envisageables (ex. réseau SisMob/RISC consacré aux interventions post-sismiques), il faut bien avoir à l’esprit que ces missions sont menées avec des objectifs spécifiques notablement différents de ceux avancés dans ce rapport, avec généralement une volonté de travailler sur la source, ou de caractériser au mieux la séquence des répliques d’un point de vue purement sismologique. En ce qui concerne les autres réseaux sismologiques mobiles existants en France (regroupés au sein de SisMob), chacun est également dédié à des tâches bien particulières telles que des études de tomographie à l’échelle régionale ou de propagation de fronts d'onde pour le Réseau Large-Bande Mobile (RLBM), des études de la structure de la lithosphère et de l'asthénosphère ainsi que de sismique réfraction et réflexion grand angle pour le réseau LITHOSCOPE, ou encore l'imagerie d’objets géologiques à risques telles que des failles actives ou des volcans pour le réseau d’Imagerie Haute-Résolution (/IHR). En tout état de cause, ces réseaux n'ont pas vocation à être utilisés en « urgence » pour des interventions post-sismiques.

Très clairement, il n’est donc pas souhaitable, ni même possible de manière pérenne, de baser l’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques sur les moyens mobiles d’instrumentation existants. Il est au contraire préférable de disposer de matériel consacré à ce type de manipulation, lequel puisse être mobilisable extrêmement rapidement suite à un séisme par les équipes impliquées. Pour cela, ce parc d’instruments sismiques devrait être localisé au plus proche des partenaires. A ce stade, il n’est cependant pas nécessaire d’envisager un réseau très conséquent tels que ceux déjà cités précédemment, et une dizaine d’accéléromètres seraient dans un premier temps suffisants.

Partant de ce même constat des limitations des réseaux mobiles existants, le BCSF a récemment initié un projet visant à définir les grandes lignes structurantes d’un réseau portable consacré à des applications post-sismiques en milieu urbain (projet GIS-RAP pour la constitution d’un Réseau Accélérométrique Mobile en Milieu Urbain Français : RAMMUF). Ce réseau mobile aurait pour objectif une meilleure compréhension de la variabilité du mouvement sismique en zone urbaine dû à des effets locaux, et de la vulnérabilité des bâtiments. En particulier, ce projet prévoit également d’intégrer l’aspect « corrélation données instrumentales et macrosismiques ». Le réseau spécifique proposé ici pourrait donc être partie-intégrante du réseau RAMMUF, dans la mesure où un nombre notable de stations puisse être effectivement réservé à l’acquisition conjointe, qui implique des spécificités d’instrumentation différentes de celles qui prévalent pour la caractérisation de l’endommagement d’un bâtiment ou d’effets de site lithologiques.



La nature exacte du matériel nécessaire ainsi que les modalités de sa mise en place devraient ainsi être prochainement discutées dans le cadre du groupe de travail multi-organisme RAMMUF du GIS-RAP.

Mise en place

Il ne semble pas y avoir de restriction particulière relative aux conditions d’acquisition, notamment en ce qui concerne le type de sol au droit du site. De même, il n’est pas exclu d’envisager une instrumentation au sein même de bâtiments, au plus proche des témoins potentiels.

Le souci principal de la sélection des sites à instrumenter sera donc d’assurer une présence optimale de personnes à proximité immédiate des capteurs (voir paragraphe ci-dessous).

• Donnée macrosismique

La donnée macrosismique doit être la plus fiable possible et être spécifique au site d’enregistrement afin de pouvoir rendre compte de la grande variabilité spatiale des mouvements du sol. Il s’agit donc de s’affranchir de cette variabilité spatiale qui vient bruiter les corrélations existantes en estimant l’intensité au voisinage immédiat des stations d’enregistrement. Il ne s’agit pas dévaluer l’intensité de manière classique en intégrant une notion statistique sur une aire d’étude relativement étendue, mais bien une pseudo-intensité (cf. §2.1.2) évaluée sur le site même. Se pose alors la question de la qualité de l’intensité ainsi obtenue. En effet, si la donnée instrumentale est intrinsèquement objective (modulo d’éventuels problèmes ponctuels de la chaîne d’acquisition), il n’en est pas de même du ressenti nécessairement subjectif des personnes, notamment pour les faibles intensités. En particulier, comme déjà évoqué précédemment, le ressenti d’une population choquée n’est pas nécessairement le même que celui d’une population qui éprouve des séismes de manière très épisodique. De même, la détermination des niveaux d’intensité plus importants (supérieurs à VI) peut également être rendue plus délicate par l’existence d’effets cumulatifs sur des bâtiments qui ont potentiellement déjà eu à souffrir du choc principal.

Une attention particulière doit donc être portée à la manière dont évaluer ces pseudo-intensités, afin de ne pas tomber dans l’écueil consistant à obtenir une intensité évaluée sur le site même de la station sismique moins fiable qu’une intensité extrapolée à partir d’observations plus éloignées...

Si plusieurs solutions peuvent exister pour caractériser l’intensité sismique (photographies aériennes, enquêtes terrain...), la plus appropriée pour des répliques (potentiellement nombreuses) est sans nul doute l’option des questionnaires individuels distribués aux populations visées, dont le choix doit être considéré soigneusement. Ainsi, il est impératif de s’assurer d’un temps de présence maximal de personnes sensibilisées en un lieu donné instrumentable (bruit de fond sismique « raisonnable », alimentation électrique disponible ou nécessité de panneaux solaires, luminosité suffisante pour panneaux solaires...). De par la nature même de la démarche, les deux principales cibles semblent être d’une part les particuliers à l’image



de ce qui a été testé à l’Aquila, et d’autres part les services publics qui constituent déjà les destinataires habituels des questionnaires macrosismiques collectifs du BCSF en France. Bien que ce choix doive en tout état de cause être considéré de manière spécifique pour chaque situation, il semble néanmoins préférable de privilégier la mise à contribution des administrations et organismes publics afin de solliciter au minimum la population. Selon les services en présence et leur disponibilité, les sites retenus pourront ainsi se trouver au sein de :

- services communaux ;

- services de secours et de sécurité publique (SDIS, gendarmeries, commissariats de police / sécurité civile) ;

- lorsqu’il existe, du PC de crise (cf. gestion du séisme de l’Aquila où tous les services utiles à la gestion de crise étaient rassemblés au sein d’un PC unique) ;

- établissements d’enseignement ;

- particuliers ;

- etc.

Une fois le site sélectionné, il est nécessaire d’identifier les personnes régulièrement présentes sur les lieux et de les sensibiliser à la démarche menée, afin qu’elles puissent s’investir dans la mission qui leur est confiée. Cette phase de sensibilisation est capitale et ne doit en aucun cas être négligée, car d’elle dépend en grande partie la réussite de l’exercice. Dans le même esprit, il est préférable de désigner un correspondant préférentiel au niveau de chaque site, qui soit responsable auprès des autres témoins potentiels présents sur les lieux (collègues notamment) de la collecte de leurs questionnaires. Il est également souhaitable de pouvoir recueillir des témoignages relatifs à la secousse principale, afin de pouvoir « calibrer » la différence qui existe entre la pseudo-intensité au niveau de la station et les valeurs d’intensité extrapolées (extrapolation à partir de questionnaires individuels ou collectifs). Cette « calibration » peut en effet permettre de prendre en compte localement des effets locaux tels que les effets de site, ou des effets de perception individuelle particulière des personnes susceptibles de témoigner sur les répliques (sensibilité aux mouvements sismiques...).

L’autre facteur clé de cette approche réside dans la simplicité de la démarche retenue pour le témoignage. Ainsi, le questionnaire devra être suffisamment complet pour permettre une évaluation précise de l’intensité, tout en présentant une forme simplifiée afin de ne pas dissuader les personnes de témoigner à chacune des répliques qu’elles ressentent. En effet, le caractère répétitif du témoignage - il n’est pas rare qu’un puissant séisme soit suivi pendant plusieurs mois de répliques ressenties par la population, avec parfois une fréquence de plusieurs événements par jour - peut rapidement rendre l’exercice fastidieux. Cette problématique est sensiblement proche de celle rencontrée pour la mise en place des questionnaires macrosismiques en ligne, puisque le succès des témoignages individuels par internet est étroitement lié à la simplicité du questionnaire. Pour y répondre, le BCSF a élaboré un questionnaire basé non seulement sur les traditionnelles questions relatives au ressenti, aux effets sur les



objets et sur les constructions, mais également sur des imagettes illustratives des différents niveaux d’intensité. Dans le cadre de la mission de l’Aquila, ces imagettes ont été fournies par le BCSF au BRGM, qui les a adaptées dans le questionnaire utilisé en Italie (cf. Figure 18). Ces imagettes permettent de se faire une idée relativement précise du niveau d’intensité, sans nécessiter de remplir tout un questionnaire. Si cette approche ne doit pas se substituer aux témoignages classiques qui apportent une information différente et complémentaire, elle doit au contraire constituer un niveau d’information minimal, les témoins étant encouragés à poursuivre dans le temps leur témoignage, pendant la période des répliques perceptibles. Aussi, peut-on envisager de mettre à disposition de chaque témoin potentiel un « questionnaire principal » sur lequel il consignerait succinctement les effets de toutes les répliques ressenties (observation libre et code imagette), auquel pourrait être joint pour chaque événement un questionnaire spécifique classique recensant les effets macrosismiques de la réplique et précisant la situation de l’observateur au moment de la secousse. Un exemple de « questionnaire principal » est représenté sur la Figure 15, lequel ne doit être considéré que comme un document de travail. Il serait souhaitable que la version finale de ce questionnaire soit issue d’une collaboration entre le BCSF et le BRGM afin de bénéficier de leur expertise en matière de macrosismicité en France. Pour donner un caractère plus officiel à la démarche, en particulier vis-à-vis des administrations, services déconcentrés de l’Etat, collectivités et particuliers, la présence d’un logo ministériel serait également souhaitable.

A ce stade, notons également la possibilité de développer un site internet interactif dédié avec un formulaire adapté pour traiter en ligne les témoignages sur les répliques.

Rapatriement et archivage des données

Après une période de durée variable au-delà de laquelle la fréquence et/ou la puissance des répliques n’est plus jugée suffisante pour justifier la mobilisation du matériel d’acquisition sismique, il convient de procéder au rapatriement dudit matériel et des questionnaires remplis pendant ce temps. Dans l’optique de rassembler au fur et à mesure du temps, un jeu de données important constitué de couples intensité/enregistrement sismique, le matériau ainsi récolté devra être organisé dans une base de données. En particulier, celle-ci pourrait permettre de contrôler la qualité des couples en attribuant notamment un code de fiabilité aux pseudo-intensités évaluées à partir des questionnaires (codes tenant compte du niveau d’information consigné, de la cohérence du niveau d’intensité local avec les valeurs obtenues à proximité par d’autres moyens – questionnaires en ligne... –), ce qui constituerait un gain d’information précieux au regard des relations utilisées usuellement dans la littérature scientifique, et dont on ne connait pas le degré de précision des données qui ont servi à leur élaboration.

Intervention post-sismique : choc principal

En parallèle à l’approche présentée ci-dessus pour les répliques, l’organisation d’une mission post-sismique offre bien évidemment l’occasion de travailler sur le choc principal. En particulier, le travail sur le choc principal permet de caractériser des niveaux d’intensité en général plus élevés que ceux occasionnés par les répliques.



Dans la mesure du possible, il est donc souhaitable de réaliser des enquêtes macrosismiques traditionnelles spécifiques interrogeant les personnes présentes à proximité des stations sismiques au moment du séisme.

Ce travail peut également être mené lors des missions post-sismiques non-spécifiques à l’acquisition conjointe (BCSF, AFPS...).

Constitution d’une équipe d’intervention mixte instrumentation/ macrosismicité

La déclinaison opérationnelle d’une acquisition conjointe sur des répliques dans le cadre d’une intervention post-sismique, nécessite que soit constituée une équipe d’intervention mixte intégrant les deux composantes instrumentales et macrosismiques. Compte-tenu de la dimension pluri-organisme et décisionnelle que revêt cette problématique, et cet aspect faisant également partie des réflexions qui devraient être menées dans le cadre du groupe de travail RAMMUF évoqué précédemment, il ne nous appartient cependant pas de nous prononcer sur la constitution d’une telle équipe d’intervention.

Synthèse

Sur la base de la réflexion méthodologique menée dans ce chapitre, un schéma synthétique est proposé ci-dessous sur la Figure 16. Il doit être considéré comme une aide à l’organisation d’interventions visant à acquérir conjointement de la donnée instrumentale et macrosismique lors de répliques, le cadre et les limites qu’il propose n’étant qu’indicatifs.



Figure 15 – Exemple de questionnaire principal utilisable pour l’acquisition conjointe dans le cas de répliques.



Figure 16 – Représentation schématique de la méthodologie proposée pour l’acquistion conjointe de données instrumentales et macrosismiques sur des répliques.

4.2.2. Acquisition continue

L‘approche de l’intervention sur répliques est basé sur le principe d’une instrumentation spécifique d’une zone bien délimitée où la probabilité de secousses sismiques est importante au cours d’une période de temps relativement courte, et ceci de manière à limiter les coûts liés à l’instrumentation. En parallèle de cette approche « ponctuelle »



faisant suite à de violents séismes, une approche « continue » basée sur les stations sismiques existantes est également envisageable. Dès lors, toute l’attention doit être portée à l’acquisition de donnée macrosismique, l’aspect instrumental étant déjà couvert.

Pour ce faire, une possibilité est de constituer un réseau de personnes potentiellement présentes à proximité immédiate des stations, lequel puisse être consultable en cas de séisme à proximité. L’aspect pérenne de cette approche nécessite cependant la mise en place d’un mode de témoignage souple, permettant un usage simplifié par les « témoins volontaires ». Si les questionnaires macrosismiques tels que ceux utilisés par le BCSF pour les témoignages individuels semblent parfaitement adaptés (cf. www.franceseisme.fr), et si le témoignage doit bien évidemment rester libre et volontaire, il ne paraît cependant pas satisfaisant de se baser uniquement sur des témoignages spontanés. En effet, même au sein d’un panel de personnes sensibilisées, il n’est pas évident que ceux-ci pensent d’eux même à témoigner lorsqu’ils ressentent un séisme. A fortiori, et de manière fort bien compréhensible, ils ne témoigneront en aucun cas spontanément pour des événements qu’ils n’ont pas ressentis, le « non-ressenti » étant pourtant en soi une information intéressante.

Pour répondre à cette problématique, internet semble parfaitement adapté. Ainsi peut-on imaginer, suite à la détection d’un séisme en France (alertes LDG, RéNaSS ou CSEM), un envoi de courrier électronique aux « témoins volontaires » localisés dans la zone de perception empirique du séisme (utilisation de shake-maps, de relation d’atténuation en intensité, de la répartition des premiers témoignages internet...), afin de les inviter à témoigner sur un site internet consacré. A l’inverse, le témoignage spontané de l’un des membres du réseau doit être rendu possible, et doit même pouvoir déclencher une procédure d’envoi manuelle ou automatique de courriers électroniques aux autres membres présents à proximité, afin de disposer de plusieurs témoignages relatifs à un même site.

La réussite de cette approche alternative est donc conditionnée par plusieurs facteurs principaux que sont :

- La mise en place d’un protocole d’accord de mise à disposition des enregistrements sismiques effectués au niveau de chaque station retenue ;

- La constitution et la sensibilisation continue d’un réseau de « témoins volontaires » : la sensibilisation continue peut par exemple s’opérer au moyen de l’envoi régulier d’une lettre d’information annuelle leur étant spécifiquement destinée... ;

- La conception d’une interface web adaptée à une telle procédure de témoignage ;

- La vérification des procédures à mettre en place vis-à-vis de la protection des libertés individuelles auprès de la CNIL.

En ce qui concerne la constitution du réseau de témoins, il ne semble pas nécessaire de disposer de très nombreux contacts par stations. En effet, la multiplication des



interlocuteurs rend plus délicate leur sensibilisation à la démarche engagée et à ses objectifs ; moindre sensibilisation qui se traduit généralement par un investissement minimal de leur part, et par conséquent par une efficacité limitée. Il parait donc préférable de n’identifier qu’une à deux personnes « référentes » au niveau de chaque station au regard notamment de leur intérêt pour le projet et de leur temps de présence à proximité des appareils de mesure. En complément de ces témoins « référents », il est également possible de s’adjoindre la participation de témoins « collaborateurs » moins impliqués dans le projet, lesquels pourront témoigner de manière plus épisodique.

Une fois les témoins potentiels identifiés sur la base de contacts avec les établissements hôtes des stations sismiques, ou du recensement des habitations/locaux occupés dans un rayon d’une centaine de mètres autour de chaque station, un simple contact téléphonique et/ou courrier électronique devrait ensuite permettre de leur présenter le projet et d’obtenir leur accord pour rejoindre le réseau de témoins volontaires. Cette participation étant basée sur le seul principe du volontariat, cet accord à participation ne devra cependant en aucun cas avoir valeur d’engagement.

Sur la base de cette réflexion, un schéma synthétique est proposé ci-dessous sur la Figure 17. Il présente l’architecture que pourrait présenter un système visant à recueillir de la donnée macrosismique au niveau de stations sismiques existantes.

Cette approche paraît particulièrement adaptée au contexte Antillais, du fait qu’une grande partie des stations sismiques présentes en Martinique et en Guadeloupe sont situées dans des locaux administratifs ou éducatifs, où la présence de nombreuses personnes peut faciliter la constitution d’un réseau de « témoins volontaires ». De même, l’initiative « Sismo des Ecoles » déclinée aussi bien en métropole qu’aux Antilles, et qui consiste à mettre en place des sismomètres dans des établissements scolaires comme outils éducatifs, semble également tout à fait adaptée pour être intégrée à un tel projet.

Il est à noter que cette approche d’acquisition « continue » doit bien être considérée comme complémentaire de l’approche « ponctuelle » présentée au paragraphe précédent, et non une alternative. En effet, si elle permet de valoriser le réseau sismique existant et d’obtenir potentiellement un grand nombre de données macrosismiques et instrumentales pour les intensités modérées relativement fréquentes, seule une intervention post-sismique peut permettre de caractériser les niveaux d’intensités plus importants caractérisés par des dommages aux bâtiments.



Figure 17 – Représentation schématique de la méthodologie proposée pour l’acquistion conjointe de données instrumentales et macrosismiques en utilisant un réseau de surveillance

sismique existant.



5. Conclusion

L’analyse bibliographique menée dans le cadre de cette étude a permis de recenser près d’une centaine de relations empiriques permettant d’évaluer l’intensité à partir d’enregistrements sismiques. Ces relations utilisent de nombreux paramètres instrumentaux différents, parmi lesquels des paramètres de pics d’amplitude (PGA, PGV et PGD), des paramètres spectraux (utilisation du spectre de Fourier ou du spectre de réponse élastique) ou d’énergie (intensité d’Arias, CAV...). De manière plus marginale, des paramètres de durée sont également retenus (Bracketed Duration et Significant Duration notamment). Il est aujourd’hui reconnu que les effets d’un séisme, et par conséquent son intensité, résultent de trois paramètres fondamentaux que sont l’amplitude du signal, sa durée et son contenu fréquentiel. Aussi, un grand nombre de relations utilisent, de manière plus ou moins implicite, la combinaison de ces trois composantes pour la détermination de l’intensité.

Concernant la sélection des paramètres instrumentaux à retenir, il apparaît qu’il n’existe pas de paramètre « idéal » afin d’estimer l’intensité. Même si certains paramètres semblent moins adaptés que d’autres et semblent de moindre intérêt, ce choix doit avant tout être la résultante d’une réflexion sur les objectifs du calage intensité / indicateur du mouvement du sol. Ainsi, selon que l’on souhaitera définir une corrélation ayant une portée locale ou générale, selon le niveau d’intensité prévisible, selon que l’on privilégiera une mise en œuvre simple et rapide type « temps-réel », ou au contraire une méthode plus élaborée et complexe à mettre en œuvre, les indicateurs à évaluer pourront être différents.

Les données recueillies par le BRGM suite au séisme des Abruzzes du 6 avril 2009, ont notamment permis de tester une quarantaine de relations de conversion entre l’intensité et un indicateur du mouvement sismique parmi celles identifiées lors de la phase d’état de l’art. Il en ressort que certaines corrélations présentent de relativement bons résultats. En particulier, les relations de Tselentis et Danciu (2008) et d’Atkinson et Kaka (2007) utilisant toutes deux le PGV, arrivent à reproduire de façon relativement fiable les intensités observées suite au séisme, tout du moins d’un point de vue statistique. Cependant, ces corrélations pourraient vraisemblablement être améliorées par l’intégration de couples intensité/paramètre instrumental recueillis en des sites strictement communs.

Concernant ce séisme italien, le retour d’expérience de la mission post-sismique effectuée par le BRGM dans le cadre de cette étude, a permis d’enrichir de manière significative la réflexion engagée sur l’acquisition conjointe de données instrumentales et macrosismiques, laquelle s’est traduite par la proposition de deux méthodologies distinctes et complémentaires :

- Nous avons d’abord considéré une acquisition basée sur une intervention post-sismique de manière à recueillir des données consécutives aux répliques de séismes significatifs. Cette méthodologie, qui suppose une intervention rapide



et des moyens en termes d’instrumentation temporaire, est présentée sur la Figure 16.

- Dans un second temps, une seconde approche basée sur la valorisation des réseaux de surveillance sismique existants est également proposée (Figure 17). Elle nécessite la constitution d’un réseau de « témoins volontaires » situés à proximité des stations existantes.

Ces deux méthodologies doivent être considérées comme une base de réflexion devant servir de cadre à une déclinaison opérationnelle. Cependant, il serait souhaitable d’élargir cette réflexion à tous les acteurs intervenant dans les champs de la macrosismicité et de l’intervention post-sismique, afin de l’enrichir de l’expérience de chacun.



6. Remerciements

Le BRGM tient à remercier l’ensemble des personnes ayant contribuées à l’organisation et au bon déroulement de la mission post-sismique menée par le BRGM dans la région de l’Aquila suite au séisme des Abruzzes du 6 avril 2009.

En particulier, nous remercions :

- Le MEEDDM en la personne de Monsieur Philippe Sabourault, pour avoir permis au BRGM de mener cette mission dans le cadre de la présente étude ;

- Les représentants de l’INGV, qui nous ont accueillis au centre de commandement des secours de Coppito et qui nous ont donné leur aval pour la distribution de questionnaires macrosismiques aux populations présentes sur le site des stations gérées par le BRGM ;

- Messieurs Etienne Bertrand (CETE-Méditerranée) et Jérôme Salichon (GéoAzur), pour leur aide au cours de la mission et pour le rapatriement des stations en France ;

- Monsieur Christophe Voisin et les membres de la mission d’instrumentation du LGIT, pour leur aide dans la sélection du site de la station FrA2 ;

- Le BCSF, qui a permis au BRGM d’utiliser les imagettes descriptives issues de leurs questionnaires macrosismiques en ligne ;

- Tout particulièrement les habitants présents au niveau des deux stations du BRGM, qui ont accepté avec gentillesse l’installation de stations chez eux, malgré la situation difficile qu’ils traversaient.

L’auteur tient également à remercier les membres de la mission post-sismique du BRGM : Pascal Dominique et Masayuki Yoshimi.

Enfin, un remerciement tout particulier est adressé au professeur Vladimir Yu Sokolov pour sa disponibilité et son aide précieuse dans la mise en œuvre de sa méthode.



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Annexe 1

Tableau de synthèse des principales corrélations intensité/mouvement du sol



Domaine de validité Paramètre instrumental

(PAR) Référence Type

intensité I Paramètre instrumental

Unité PAR

Provenance données Equation Ecart type

Composante signal

Tselentis et Danciu (2008) MM IV à VIII 20 à 300 cm/s2 Grèce I=2.355+1.384*log(PGA)+0.297*Mw-0.832*log(Dépi)-0.108*S(5) 0.67 x et y ind. Tselentis et Danciu (2008) MM IV à VIII 20 à 300 cm/s2 Grèce I=-0.946+3.563*log(PGA) 0.73 x et y ind.

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s2 Centre USA et Californie si log(PGA) ≤ 1.69 : I=2.65+1.39*log(PGA) si log(PGA) ≥ 1.69 : I=-1.91+4.09*log(PGA) 1.01 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s2 Amérique du Nord si log(PGA) ≤ 1.69 : I=0.69+1*.39*log(PGA)+0.02*Mw+0.98*log(Dfoc) si log(PGA) ≥ 1.69 : I=-3.87+4.09*log(PGA)+0.02*Mw+0.98*log(Dfoc)

0.89 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2006) MM II à IX 0.4 à 260 cm/s2 Missouri et Californie (USA) I=2.315+1.319*log(PGA)+0.372*[log(PGA)]2 0.93 GM(x;y) Faccioli et Cauzzi (2006) MCS IV-V à IX 18 à 600 m/s2 Italie I=1.96*log(PGA)+6.54 0.89 ? Faccioli et Cauzzi (2006) MCS IV-V à IX 18 à 600 m/s2 Italie I=5*LOG(PGA)+6.65 - ?

Souriau (2006) EMS98 II à V - m/s2 France I=4.81+2.70*log(PGA)+1.22*log(Dfoc) - MAX(x;y) Souriau (2006) EMS98 II à V - m/s2 France I=4.32+2.13*log(PGA)+1.15*log(Dfoc) - MAX(x;y) Souriau (2006) EMS98 II à V - m/s2 France I=5.42+1.34*log(PGA)-0.03*Fdominante - MAX(x;y)

Marin et al. (2004) MSK - - g France I=2.3*log(PGA)+10 - ? Davenport (2003) MM - - mm/s2 Nouvelle-Zélande I=1.102*log(PGA)+2.56 0.46 GM(x;y)

Boatwright et al. (2001) Itag6 V à IX 100 à 800 cm/s2 Californie (USA) I=4.36*log(PGA)-3.88 - ?

Atkinson et Sonley (2000) MM III à IX - cm/s2 Californie (USA) I=-9.32+6.08*log(PGA)+6.08*0.46*log(Dfaille)-6.08*0.03*Mw 1.70 RDM(x;y) Wald et al. (1999a) MM V à VIII 4 à 1000 cm/s2 Californie (USA) I=3.66*log(PGA)-1.66 1.08 ?

Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 25 à 200 cm/s2 Grèce I=[ln(PGA)-0.16]/0.76 - x et y ind. Margottini et al. (1992) MSK IV à VIII 20 à 200 cm/s2 Italie I=[log(PGA)-0.358]/0.258 - MAX(x;y)

Chiaruttini et Siro (1981) MM - - g Italie I=[log(PGA*100)+0.19]/0.17 - Murphy et O’Brien (1977) MM IV à VIII 10 à 700 cm/s2 monde entier I=[log(PGA)-0.25]/0.25 - MAX(x;y) Murphy et O’Brien (1977) MM IV à VIII 10 à 700 cm/s2 Sud Europe I=[log(PGA)-0.24*M+0.68*log(Dépi)-0.88]/0.14 - MAX(x;y) Trifunac et Brady (1975) MM IV à X 7 à 1150 cm/s2 Ouest USA I=[log(PGA)-0.014]/0.3 - MAX(x;y)

Ambraseys (1974) MM IV à X 2 à 600 cm/s2 Europe I=[log(PGA)+0.16]/0.36 - MAX(x;y) Gutenberg et Richter (1956) MM III à IX 1 à 300 cm/s2 Ouest USA I=[log(PGA)+0.5]*3 - GM(x;y)

PGA

Hershberger (1956) MM III à VIII 1 à 300 cm/s2 Ouest USA I=[log(PGA)+0.9]/0.429 - GM(x;y) Tselentis et Danciu (2008) MM IV à VIII 1.5 à 25 cm/s Grèce I=5.582+1.397*log(PGV)-0.787*log(Dépi)-0.073*S(5) 0.66 x et y ind. Tselentis et Danciu (2008) MM IV à VIII 1.5 à 25 cm/s Grèce I=3.3+3.358*log(PGV) 1.59 x et y ind.

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s Amérique du Nord si log(PGV) ≤ 0.48 : I=4.37+1.32*log(PGV) si log(PGV) ≥ 0.48 : I=3.54+3.03*log(PGV) 0.80 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s Centre USA et Californie si log(PGV) ≤ 0.48 : I=4.84+1.32*log(PGV)-0.19*Mw+0.26*log(Dfoc) si log(PGV) ≥ 0.48 : I=4.01+3.03*log(PGV)-0.19*Mw+0.26*log(Dfoc)

0.76 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2006) MM II à IX 0.02 à 45 cm/s Missouri et Californie (USA) I=4.398+1.916*log(PGV)+0.280*[log(PGV)]2 0.78 GM(x;y) Kaka et Atkinson (2004) MM II à VIII - mm/s Est de l'Amérique du Nord I=4.08+1.79*log(PGV)-0.28*log(D) 0.65 ? Kaka et Atkinson (2004) MM II à VIII - mm/s Est de l'Amérique du Nord I=3.96+1.79*log(PGV) 0.72 ?

Wu et al. (2003) It - - cm/s Taïwan I=2.14*log(PGV)+1.89 - Boatwright et al. (2001) Itag

6 V à IX 7 à 100 cm/s Californie (USA) I=3.38*log(PGV)+2.03 - ? Atkinson et Sonley (2000) MM III à IX - cm/s Californie (USA) I=6.81+5.86*log(PGV)+5.86*0.37*log(Dfaille)-5.86*0.26*Mw 1.7 RDM(x;y)

Wald et al. (1999) MM V à IX 6 à 100 cm/s Californie (USA) I=3.47*log(PGV)+2.35 0.98 ? Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 1.5 à 10 cm/s Grèce I=[ln(PGV)+2.54]/0.75 - x et y ind.

PGV

Trifunac et Brady (1975) MM IV à X 2.3 à 75 cm/s Ouest USA I=[log(PGV)+0.63]/0.25 - MAX(x;y) Atkinson et Sonley (2000) MM III à IX - cm Californie (USA) I=22.67+5.52*log(PGD)+5.52*0.38*Dfaille-5.52*0.61*Mw 2.1 RDM(x;y)

PGD Trifunac et Brady (1975) MM V à X 2.6 à 24 cm Ouest USA I=[log(PGD)+0.53]/0.19 - MAX(x;y)

5 Coefficient de site S=0 pour rocher et 1 pour sol mou.

6 Thywissen and Boatwright, 1998






Unité PAR


Composante signal

Souriau (2006) EMS98 II à V - m/s2 France I=13.8+2.36*log(Amax/0.5Hz)-0.91*log(Dfoc) - MAX(x;y) Souriau (2006) EMS98 II à V - m/s2 France I=11.2+2.22*log(Amax/1Hz)-0.59*log(Dfoc) - MAX(x;y) Souriau (2006) EMS98 II à V - m/s2 France I=5.92+2.27*log(Amax/5Hz)+0.84*log(Dfoc) - MAX(x;y) Souriau (2006) EMS98 II à V - m/s2 France I=4.13+2.47*log(Amax/10Hz)+2.24*log(Dfoc) - MAX(x;y)

Am

ax

Souriau (2006) EMS98 II à V - m/s2 France I=3.53+2.41*log(Amax/15Hz)+2.57*log(Dfoc) - MAX(x;y)

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s2 Centre USA et Californie si log(PSA/0.5Hz) ≤ 1.00 :I=3.72+1.29*log(PSA/0.5Hz) si log(PSA/0.5Hz) ≥ 1.00 : I=1.99+3.00*log(PSA/0.5Hz)

0.86 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s2 Amérique du Nord si log(PSA/0.5Hz) ≤ 1.00 : I=5.96+1.29*log(PSA/0.5Hz)-0.33*Mw-0.31*log(Dfoc) si log(PSA/0.5Hz) ≥ 1.00 : I=4.23+3.00*log(PSA/0.5Hz)-0.33*Mw-0.31*log(Dfoc)

0.72 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s2 Centre USA et Californie si log(PSA/1Hz) ≤ 1.50 : 3.23+1.18*log(PSA/1Hz) si log(PSA/1Hz) ≥ 1.50 : 0.57+2.95*log(PSA/1Hz)

0.84 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s2 Amérique du Nord si log(PSA/1Hz) ≤ 1.50 : I=5.15+1.18*log(PSA/1Hz)-0.39*Mw+0.04*log(Dfoc) si log(PSA/1Hz) ≥ 1.50 : I=2.49+2.95*log(PSA/1Hz)-0.39*Mw+0.04*log(Dfoc)

0.73 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s2 Centre USA et Californie si log(PSA/3.3Hz) ≤ 1.92 : I=2.40+1.36*log(PSA/3.3Hz) si log(PSA/3.3Hz) ≥ 1.92 : I=-1.83+3.56*log(PSA/3.3Hz)

0.88 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2007) MM II à IX - cm/s2 Amérique du Nord si log(PSA/3.3Hz) ≤ 1.92 : I=2.29+1.36*log(PSA/3.3Hz)-0.20*Mw+0.64*log(Dfoc) si log(PSA/3.3Hz) ≥ 1.92 : I=-1.94+3.56*log(PSA/3.3Hz)-0.20*Mw+0.64*log(Dfoc)

0.79 GM(x;y)

Atkinson et Kaka (2006) MM II à IX 0.07 à 160 cm/s2 Missouri et Californie (USA) I=3.567+1.596*log(PSA/0.5Hz)+0.255*[log(PSA/0.5Hz)]2 0.86 GM(x;y) Atkinson et Kaka (2006) MM II à IX 0.14 à 370 cm/s2 Missouri et Californie (USA) I=2.946+1.324*log(PSA/1Hz)+0.234*[log(PSA/1Hz)]2 0.84 GM(x;y) Atkinson et Kaka (2006) MM II à IX 0.66 à 510 cm/s2 Missouri et Californie (USA) I=2.088+1.146*log(PSA/3.3Hz)+0.328*[log(PSA/3.3Hz)]2 0.87 GM(x;y) Kaka et Atkinson (2004) MM II à VIII - cm/s2 Est de l'Amérique du Nord I=3.26+1.81*log(PSA/1Hz)+0.44*log(D) 0.68 ? Kaka et Atkinson (2004) MM II à VIII - cm/s2 Est de l'Amérique du Nord I=4.14+1.81*log(PSA/1Hz) 0.83 ? Kaka et Atkinson (2004) MM II à VIII - cm/s2 Est de l'Amérique du Nord I=4.08+2.10*log(PSA/5Hz)-0.67*log(D) 0.68 ? Kaka et Atkinson (2004) MM II à VIII - cm/s2 Est de l'Amérique du Nord I=2.45+2.10*log(PSA/5Hz) 0.76 ? Kaka et Atkinson (2004) MM II à VIII - cm/s2 Est de l'Amérique du Nord I=5.60+2.10*log(PSA/10Hz)-1.33*log(D) 0.68 ? Kaka et Atkinson (2004) MM II à VIII - cm/s2 Est de l'Amérique du Nord I=2.50+2.10*log(PSA/10Hz) 0.90 ? Boatwright et al. (2001) Itag

6 V à IX 10 à 150 cm/s Californie I=3.58*log(PSVmoyen7)+1.24 - ?

Atkinson et Sonley (2000) MM III à IX - cm/s2 Californie I=13.40+7.26*log(PSA/0.5Hz)+7.26*0.38*LOG(Dfaille)-7.26*0.47*Mw 2.0 RDM(x;y) Atkinson et Sonley (2000) MM III à IX - cm/s2 Californie I=2.19+5.00*log(PSA/1Hz)+5.00*0.30*LOG(Dfaille)-5.00*0.27*Mw 1.6 RDM(x;y) Atkinson et Sonley (2000) MM III à IX - cm/s2 Californie I=-4.92+5.58*log(PSA/2Hz)+5.58*0.40*LOG(Dfaille)-5.58*0.15*Mw 1.8 RDM(x;y) Atkinson et Sonley (2000) MM III à IX - cm/s2 Californie I=-12.1+6.30*log(PSA/5Hz)+6.30*0.46*LOG(Dfaille)-6.30*0.03*Mw 1.9 RDM(x;y) Atkinson et Sonley (2000) MM III à IX - cm/s2 Californie I=-14.6+6.59*log(PSA/10Hz)+6.59*0.56*LOG(Dfaille) 2.0 RDM(x;y)

Levret et Mohammadioun (1984) MSK V à IX 3.5 à 5 cm/s France I=[0.91+log(PSV/15Hz)]/0.29 - ?

Spec

tre

de ré

pons

e (5

% a

mor

tisse

men

t)

Levret et Mohammadioun (1984) MSK V à IX 2 à 3 cm/s France I=[1.23+log(PSV/15Hz8)]/0.3 - ?

7 PSV moyenné entre 0.3 et 3 s.

8 Valeur spectrale pour un amortissement de 20%.






Unité PAR


Composante signal

Sokolov (2002) MM / MSK III à XII - - monde entier - - x et y ind. Sokolov et Wald (2002) MM III à XII - - monde entier - - x et y ind.

Sokolov (2000) MM - - - - - - x et y ind. Chernov et Sokolov (1999) MSK IV à IX - - monde entier - - x et y ind. Sokolov et Chernov (1998) MM / MSK IV à IX - - monde entier - - x et y ind.

Trifunac (1989) MM - - - - - - x et y ind. Trifunac et Lee (1989) MM - - - - - - x et y ind.

Chernov (1989) MM - - - - - - x et y ind. Trifunac et Lee (1985) MM - - - - - - x et y ind. Sp

ectr

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Fou

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n A

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itude

(FA

S)

Trifunac (1976) MM - - - - - - x et y ind. Tselentis et Danciu (2008) MM IV à VIII - cm/s Grèce I=3.763+1.409*log(CAV)-0.997*log(Dépi)-0.105*S(5) 0.68 x et y ind. Tselentis et Danciu (2008) MM IV à VIII 60 à 500 cm/s Grèce I=-3.765+4.406*log(CAV) 1.85 x et y ind. Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 50 à 200 cm/s Grèce I=[ln(CAV)-1.97]/0.51 - x et y ind. C

AV

Cabañas et al. (1997) MSK V à VII-VIII 60 à 1500 cm/s Italie I=[log(CAV,20cm/s2)+3.54]/1.24 - MAX(x;y) Tselentis et Danciu (2008) MM IV à VIII - cm/s Grèce I=5.919+0.844*log(Ia)-0.997*log(Dépi)-0.105*S(5) 0.65 x et y ind. Tselentis et Danciu (2008) MM IV à VIII 0.6 à 60 cm/s Grèce I=4.395+2.040*log(Ia) 1.28 x et y ind. Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 0.8 à 20 cm/s Grèce I=[ln(IArias)+5.2]/1.27 - x et y ind.

Cabañas et al. (1997) MSK V à VII-VIII 3 à 150 cm/s Italie I=[log(IArias)+6.42]/1.5 - MAX(x;y)

I Aria

s

Margottini et al. (1992) MSK V à VII-VIII 2 à 70 cm/s Italie I=[log(IArias)+2.575]/0.591 - MAX(x;y) Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 20 à 30 s Grèce I=[ln(BD0)-2.73]/0.09 - x et y ind.

BD Koliopoulos et al. (1998) MM V à VI-VII 3 à 4 s Grèce I=[ln(BD5)-0.04]/0.21 - x et y ind.

SD Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 9 à 15 s Grèce I=[3.32-ln(Ts)]/0.18 - x et y ind. TEI Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 4 à 20 cm/s Grèce I=[ln(TEI)+1.13]/0.65 - x et y ind.

Ispectrale Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 5 à 25 cm Grèce I=[ln(IH)+0.92]/0.66 - x et y ind. IAraya Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 0.02 à 0.4 cm*s Grèce I=[ln(IAraya)+9.05]/1.25 - x et y ind. IFajfar Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 3 à 15 cm Grèce I=[ln(IF)+1.56]/0.68 - x et y ind. IAng Koliopoulos et al. (1998) MM IV à VI-VII 0.0015 à 0.02 g*s Grèce I=[ln(IAng)-1.97]/0.51 - x et y ind.

Tableau 16 – Tableau de synthèse des principales corrélations permettant l’évaluation de l’intensité à partir de paramètres instrumentaux. Composante du signal retenue pour la détermination de l’intensité : GM(x;y) = moyenne géométrique des deux composantes horizontales ; MAX(x;y) = valeur maximale des deux composantes horizontales ; RDM(x;y) = sélection aléatoire de l’une des deux composantes horizontales ; x et y ind. =

chacune des deux composantes horizontales traitées séparément ; ? = critère de sélection non précisé.



Annexe 2

Séisme de l’Aquila

Paramètres associés aux stations RAN



PGA PGV PGD IArias Sd Bd (5%) PSA PSV

(cm/s2) (cm/s) (cm) (cm/s) (s) (s) 15Hz (cm/s2)

10Hz (cm/s2)

5Hz (cm/s2)

3.33Hz (cm/s2)

2Hz (cm/s2)

1Hz (cm/s2)

0.5Hz (cm/s2)

15Hz (cm/s)

Id. RAN data

Code Nom de la station Lat. Long. Istation (MCS)

Type de

sol1 (EC8)

S2 Dépicentrale (km)

x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y DF006 ANT ANTRODOCO 42.42 13.08 5 B* 0 23.1 19.6 25.8 1.9 2.2 0.4 0.5 0.9 1.8 24.6 21.2 58.6 53.6 21.6 26.5 26.5 27.8 54.1 56.8 51.4 52.5 66.9 86.6 20.2 31.5 10.1 10.6 0.099 0.080 CU104 AQA L'AQUILA - V. ATERNO - F. ATERNO 42.38 13.34 6.5 C* 1 5.8 386.8 442 30.5 24.5 6.4 3.9 158.9 172.6 7.4 7.6 67 25.6 990.9 1350.1 1068.9 627.0 687.9 767.4 605.6 927.5 346.9 1101.5 339.5 230.0 92.9 51.3 9.511 12.746FA030 AQG L'AQUILA - V. ATERNO - COLLE GRILLI 42.37 13.34 6.5 B* 0 4.3 408.2 426.1 33.6 35.9 7.9 3.9 129.6 129.8 8 8.5 15.4 16.8 891.0 673.5 773.5 823.0 876.6 910.2 985.7 797.3 548.0 801.7 445.4 464.1 121.6 64.0 8.568 5.078 AM043 AQK L'AQUILA - V. ATERNO - AQUIL PARK IN 42.34 13.40 8 B* 0 5.6 335.5 333.6 30.3 38.5 7.8 11.8 100.3 119.8 12.2 11.3 66.2 66.3 567.5 702.9 640.0 736.0 482.7 565.8 574.7 607.1 374.4 419.9 391.1 337.4 229.4 220.1 5.365 5.304 GX066 AQV L'AQUILA - V. ATERNO - CENTRO VALLE 42.38 13.34 7 C 1 4.8 613.8 586.2 36.7 40.5 8.4 4.1 283 199.7 7.6 7.7 25.1 25 1089.9 739.5 1618.2 1169.4 1201.1 1303.9 833.7 1302.7 1116.3 1144.6 454.4 321.4 105.0 70.0 8.373 4.956 CB004 ASS ASSISI 43.07 12.60 4 A* 0 101.7 6.1 3.3 0.4 0.4 0.1 0.2 0.1 0 30.9 39.3 77.5 90.6 6.8 3.8 9.9 5.6 12.4 8.4 22.3 10.5 16.0 8.2 3.5 4.4 2.1 1.5 0.018 0.015 BA125 AVL AVELLINO 40.92 14.79 3.5 B* 0 198.1 1 1.3 0.3 0.3 0.2 0.4 0 0 55.9 53 73.9 73.7 1.0 1.3 1.0 1.3 1.2 1.4 1.4 1.7 1.7 2.5 2.6 2.9 3.6 2.8 0.001 0.001 BI016 AVZ AVEZZANO 42.03 13.43 5 B* 0 34.9 60.6 69.6 10.5 10.6 4.6 4.4 7.8 9.8 20.9 18.3 50.5 49.5 73.1 71.6 66.2 80.0 151.0 130.4 143.6 161.9 115.8 252.2 94.3 99.1 50.3 59.4 0.178 0.190 AO008 BBN BIBBIENA (NUOVA) 43.75 11.82 - A* 0 199.6 0.7 1 0.2 0.2 0.2 0.1 0 0 43.7 40.1 61.9 62 0.7 1.1 0.7 1.1 0.8 1.1 1.0 1.2 1.5 1.5 2.1 2.5 1.6 1.3 0.001 0.001 AV122 BDT BADIA TEDALDA 43.71 12.19 - A* 0 178.8 1.8 1.9 0.3 0.4 0.1 0.2 0 0 55.5 57.8 81 83.2 1.8 1.9 1.9 1.9 3.6 2.8 4.8 4.4 5.1 4.9 3.6 4.5 1.5 2.3 0.003 0.003 BX001 BNE BENEVENTO (NUOVA) 41.13 14.78 4 B* 0 180.4 1.7 2 0.5 0.7 0.3 0.4 0 0 49.4 51.4 79.7 79.9 1.7 2.0 1.7 2.1 1.8 2.1 2.1 2.2 2.5 2.7 5.6 6.4 4.7 4.7 0.004 0.001 EI160 BOJ BOJANO (NUOVA) 41.48 14.47 4.5 B* 0 133.5 13.4 14.5 3.5 3 1 0.8 1.3 1.4 55.1 45.9 88.6 88.5 13.5 14.6 13.5 14.7 14.5 15.9 21.0 20.4 23.8 34.9 45.8 60.9 42.1 36.5 0.012 0.013 EC009 CAN CANDELA 41.20 15.48 - - 0 218 1.8 1.4 0.4 0.3 0.2 0.2 0 0 64.7 60 94.3 95.1 1.9 1.5 1.9 1.7 2.2 2.0 2.4 2.8 3.4 3.8 5.0 4.8 2.1 1.9 0.003 0.003 BH003 CDS CASTEL DI SANGRO 41.79 14.11 4.5 A* 0 88.5 9.1 10.3 2.4 1.7 0.8 1 0.4 0.4 31.3 40.3 91.4 89.5 9.6 10.5 12.5 11.5 15.2 19.0 22.8 25.7 26.7 16.9 29.0 26.0 21.2 10.0 0.023 0.027 EB150 CER CERIGNOLA 41.26 15.91 - - 0 245.2 1.8 1.2 0.5 0.3 0.2 0.2 0 0 73.4 72.6 114 115 1.9 1.2 2.0 1.2 2.1 1.8 2.9 3.2 4.4 4.0 5.1 2.9 2.1 1.7 0.002 0.002 EK007 CHT CHIETI 42.37 14.15 5 B 0 67.1 31.8 29.9 6.4 5.4 2.9 2.6 3.9 3.2 29.3 30.4 63.8 63.5 33.4 31.4 37.5 31.8 63.3 55.8 58.0 63.0 94.4 60.8 58.3 42.8 69.9 49.3 0.100 0.094 TK003 CLN CELANO 42.09 13.52 5.5 A* 0 31.6 79.2 87.1 4.6 6.7 2.6 1.9 3.7 3.9 6.6 7.7 20.3 18.1 154.5 149.9 231.8 142.2 169.5 174.9 185.3 145.0 52.7 84.6 34.1 84.2 10.1 25.1 1.122 1.445 GK004 CMB CAMPOBASSO 41.56 14.65 4 - 0 138.9 2.9 3 1.1 0.9 0.7 0.6 0.1 0.1 54.1 57.6 107.8 109.5 2.9 3.0 2.9 3.0 2.9 3.1 3.4 3.3 4.6 4.1 5.8 7.1 8.6 5.7 0.001 0.002 AU056 CMR CASTELMAURO 41.88 14.71 - - 0 126.9 5.5 4 0.8 0.7 0.3 0.5 0.1 0.1 36.3 40.8 79.8 81.7 5.6 4.1 5.8 4.2 8.5 7.1 11.1 12.8 12.9 12.3 9.1 8.8 6.8 3.0 0.007 0.008 BQ056 CNM CASALNUOVO MONTEROTARO (NUOVA) 41.62 15.10 - - 0 166.9 2 2 0.8 0.8 0.6 0.5 0 0 75.9 71.7 110.6 109.7 2.0 2.0 2.1 2.0 2.5 3.2 2.5 4.6 4.4 6.2 3.5 4.6 6.0 4.0 0.002 0.003 BY003 CSO CARSOLI 42.10 13.08 4.5 A* 0 33 17.3 17.1 2.2 1.4 1 0.6 0.8 0.6 24.4 24.6 61.9 56.2 20.8 19.3 25.7 29.4 41.9 40.0 50.9 29.6 49.8 40.8 29.1 25.1 8.8 10.4 0.074 0.093 BS029 CSS CASSINO 41.49 13.82 4.5 - 0 102.7 8.7 9.7 1.6 1.4 0.9 0.6 0.2 0.3 25.9 28.5 63.4 67.8 9.1 9.9 9.6 10.0 12.4 16.0 15.1 27.5 24.0 17.8 17.4 20.2 12.4 8.9 0.016 0.016 AY081 CTL CATTOLICA 43.96 12.74 4 - 0 186.6 4 3.3 0.7 0.8 0.3 0.3 0.1 0.1 50.9 56.3 97.7 99.7 4.1 3.4 4.2 3.6 5.5 5.5 7.6 8.5 6.9 7.9 20.7 15.6 6.0 3.8 0.005 0.005 BX007 FMG FIAMIGNANO 42.27 13.12 4.5 A* 0 19.3 23.7 26 2.5 1.7 1.2 0.6 1.2 1 18.6 23 51 42 42.2 39.0 61.3 42.4 49.6 60.0 42.8 55.8 41.4 44.8 43.4 24.9 11.9 10.6 0.390 0.261 AT182 FOR FORLI' (NUOVA) 44.20 12.04 3 C 1 232.3 1.6 1.4 0.6 0.5 0.4 0.4 0 0 65.7 68.5 114.8 115 1.6 1.4 1.6 1.4 1.9 1.8 2.7 2.0 4.2 3.1 3.8 3.7 3.4 2.2 0.002 0.001 AR042 GNL GENZANO DI LUCANIA 40.84 16.03 - A* 0 279.4 2 2.4 0.5 0.6 0.3 0.2 0 0 43.5 43.8 61.9 61.8 2.0 2.4 2.0 2.5 2.3 2.7 3.7 3.2 2.8 3.8 5.7 6.0 4.1 4.3 0.002 0.002 EF021 GSA GRAN SASSO (LAB. INFN ASSERGI) 42.42 13.52 6 A* 0 18 150.6 146.6 9.7 7.4 3 2.2 40 43.7 8.4 8.8 22.5 25.4 409.4 500.8 546.8 578.4 391.6 389.3 474.4 476.9 214.2 161.4 91.4 74.7 45.0 44.8 3.911 4.431

GE1463 GSG GRAN SASSO (LAB. INFN GALLERIA) 42.46 13.55 6 A* 0 22.6 20.1 29.2 3.5 3.1 1.6 1.8 0.6 0.9 11.6 9.5 31.9 25 40.7 57.6 60.1 52.4 41.3 66.4 42.2 74.8 34.0 43.6 33.4 30.1 16.0 7.7 0.393 0.442 BC018 ISR ISERNIA 41.61 14.24 4.5 - 0 109.7 7.1 5.9 0.8 0.7 0.3 0.3 0.2 0.2 37.9 37.3 93 87 7.4 6.5 9.6 7.8 10.7 11.3 16.2 16.1 19.3 21.6 12.8 13.0 5.9 5.6 0.023 0.018 ZC002 LSS LEONESSA (NUOVA) 42.56 12.97 4.5 A* 0 39.1 9.7 7.6 0.7 0.7 0.3 0.2 0.2 0.2 23.5 29.6 65 74.3 14.2 13.5 25.5 14.6 21.1 17.0 22.7 18.0 24.7 20.2 13.9 14.6 2.7 3.9 0.107 0.099 CU008 MMP1 MOMPEO1 42.25 12.75 4.5 A* 0 49.2 8.4 6.3 0.9 0.6 0.3 0.4 0.2 0.1 33.7 35.2 73.3 82.1 8.7 7.4 10.2 11.5 21.1 18.8 22.3 17.3 29.4 18.0 8.5 5.8 4.5 4.0 0.039 0.056 BU012 MNG MONTE S.ANGELO 41.70 15.96 3.5 - 0 228.4 2.1 2.1 0.3 0.3 0.1 0.2 0 0 28.6 28.5 62 60.7 2.3 2.1 2.3 2.2 4.2 3.7 5.5 6.8 8.2 5.6 5.6 4.8 1.9 2.6 0.004 0.004 QI081 MNN MANFREDONIA 41.63 15.91 3.5 - 0 227.3 2.3 1.3 0.2 0.3 0.1 0.2 0 0 39.3 38.5 79.8 79.8 2.5 1.4 2.4 1.6 3.7 3.2 8.5 3.7 4.6 5.0 3.0 3.5 2.2 1.8 0.005 0.004 BY048 MTR MONTEREALE 42.52 13.24 5 A* 0 22.4 42.4 59.6 3.3 3.1 1 0.7 3.4 5.8 15.1 11.4 40.7 34.8 80.1 158.4 89.6 156.8 131.7 170.4 88.4 157.9 74.7 88.6 58.7 46.2 11.9 20.0 0.652 1.368 BM444 NAP NAPOLI OVEST 40.80 14.18 - C* 1 184.5 2.4 2.7 0.9 1 0.5 0.6 0.1 0.1 74.7 78.2 98 98 2.5 2.7 2.5 2.7 2.7 2.8 4.0 3.7 5.0 5.4 6.1 7.7 7.9 7.8 0.003 0.003 CR008 ORC ORTUCCHIO (NUOVA) 41.95 13.64 5 A* 0 49.4 67.1 39.9 6.1 3.7 1.3 0.9 4.1 2.5 9.8 13.7 30.1 42.3 69.3 45.9 69.2 65.4 164.4 94.8 185.0 119.2 110.7 70.1 68.5 71.6 10.2 18.3 0.239 0.202 AR006 PDM PIEDIMONTE MATESE 41.36 14.39 4 C* 1 139.4 1.7 1.3 0.3 0.4 0.2 0.2 0 0 38.9 43.9 56.9 56.9 1.7 1.3 1.8 1.4 1.9 2.4 2.0 2.7 3.9 3.2 1.9 2.8 1.6 2.2 0.002 0.002 BM130 PIC PIANCASTAGNAIO 42.85 11.68 4 B* 0 147.1 0.9 1.3 0.2 0.3 0.1 0.1 0 0 54.3 46.9 68 68 0.9 1.4 1.0 1.4 1.5 1.7 1.7 2.5 2.1 2.7 2.5 3.2 1.4 2.8 0.002 0.002 AL104 PTF PETRELLA TIFERNINA 41.70 14.70 - - 0 133.7 7.7 6.7 1.2 1 0.5 0.6 0.3 0.3 52 63.5 103.3 107.2 7.9 6.9 8.5 7.0 13.5 8.8 15.7 20.8 24.5 19.7 14.9 14.6 12.8 6.4 0.012 0.012 AY017 RIC RICCIA 41.48 14.84 - - 0 156.5 2.2 2.6 0.7 0.6 0.4 0.4 0 0 57 53.4 93.7 93.9 2.2 2.7 2.2 2.7 2.9 2.8 3.2 4.2 5.6 5.8 5.2 8.0 4.7 5.3 0.002 0.003 CQ001 SBC SUBIACO 41.91 13.11 4.5 A* 0 50.5 5.4 8.1 0.9 1.3 0.6 0.7 0.1 0.2 24.9 26.4 61.9 58.8 9.6 10.2 11.0 18.3 17.7 16.3 14.3 18.3 13.6 22.0 9.7 13.8 3.2 3.3 0.079 0.086 BD004 SCM S. CROCE DI MAGLIANO 41.71 14.98 - B* 0 153.2 3.2 3.9 0.8 0.8 0.5 0.5 0.1 0.1 42.6 49 74.9 75 3.2 4.0 3.5 4.0 3.5 4.4 7.8 7.4 7.1 8.9 13.3 9.3 7.7 5.4 0.004 0.004 BS035 SDG S.GIOVANNI ROTONDO 41.71 15.73 3.5 - 0 192 1.3 2.2 0.2 0.5 0.1 0.3 0 0 36.8 23.6 53.8 54 1.4 2.3 1.4 2.7 3.0 2.8 3.3 4.1 2.3 2.7 1.5 2.9 0.8 3.1 0.003 0.005 BB007 SEP S. ELIA A PIANISI 41.63 14.88 - A* 0 150.4 3.5 3.3 0.8 0.9 0.7 0.7 0.1 0.1 55.6 52 78.9 79 3.6 3.4 3.6 3.4 4.1 3.7 4.8 7.2 7.3 7.4 10.4 8.0 6.3 7.7 0.003 0.004 DF032 SNM SAN MARINO 43.93 12.45 - A* 0 191.8 2.1 1.8 0.8 0.7 0.5 0.6 0 0 43.1 44.5 63.9 63.8 2.1 1.8 2.1 1.8 2.1 1.9 2.4 2.1 3.4 2.4 8.1 3.7 3.1 3.4 0.001 0.001 CA056 SNS SANSEPOLCRO 43.57 12.14 - C* 1 168 4.3 3.4 0.7 0.5 0.2 0.2 0.1 0.1 52.7 55.3 97.9 97.1 4.4 3.4 4.5 3.5 5.5 4.2 6.0 5.3 9.7 11.5 14.5 7.4 4.2 2.8 0.004 0.004 AY026 SPC SERRACAPRIOLA 41.81 15.17 - - 0 162.4 2.9 5.6 0.7 1 0.3 0.4 0.1 0.2 82.1 75.7 111.5 110.3 3.0 5.7 3.2 6.0 5.7 7.5 7.9 12.0 6.4 11.8 9.1 10.6 5.3 7.3 0.006 0.007 BW024 SPC SPOLETO (CANTINA) 42.74 12.74 4 - 0 66.7 7.7 5.7 0.8 0.8 0.2 0.2 0.1 0.1 27.5 31.1 82.5 80 8.7 6.8 12.4 10.3 18.8 16.1 13.3 17.8 12.9 13.8 9.8 8.7 3.7 3.6 0.056 0.040 HB060 SPO SPOLETO 42.73 12.74 4 A* 0 65.9 6.1 9.1 0.7 0.9 0.2 0.3 0.1 0.2 29.2 28.3 83.9 78 7.3 10.8 10.8 15.0 12.9 20.1 15.4 21.7 16.1 16.4 6.2 7.6 2.6 3.0 0.031 0.041 IY045 SSR S.SEVERO 41.69 15.37 3.5 - 0 183.4 3.9 4.4 1.1 1.6 0.4 0.7 0.1 0.1 54.9 62.2 109.6 109.6 4.1 4.6 4.4 4.7 5.8 7.2 9.5 8.0 9.7 10.2 9.1 10.7 7.3 11.9 0.009 0.010 EH008 STL SATRIANO DI LUCANIA 40.54 15.64 - A* 0 277.4 1.1 0.8 0.3 0.2 0.1 0.1 0 0 36.2 39.2 46.9 47 1.1 0.8 1.1 0.8 1.1 0.9 1.2 0.9 1.7 1.1 2.8 2.2 3.2 1.8 0.001 0.001 BG067 STN STURNO 41.02 15.11 - A* 0 208 1.1 1 0.4 0.3 0.2 0.2 0 0 47.5 54 74.9 75 1.1 1.0 1.1 1.0 1.2 1.2 1.8 1.8 3.0 2.3 4.0 2.8 2.4 3.4 0.001 0.004 CR003 SUL SULMONA 42.09 13.93 5 - 0 56.5 31.7 25.9 2.7 2.8 0.8 1.1 1 1 15.7 14.7 39.9 46.1 49.6 28.1 77.3 41.3 59.3 43.1 74.8 62.1 51.4 61.6 32.9 42.2 22.2 21.5 0.269 0.130 FO003 TLS TELESE TERME 41.22 14.53 4.5 A* 0 158.5 2.4 2 0.6 0.6 0.3 0.3 0 0 43.8 41 59.9 60 2.4 2.0 2.4 2.1 2.6 2.1 3.5 3.0 5.0 5.0 6.8 6.9 3.6 3.9 0.002 0.002 BN048 TMO TERMOLI 41.99 14.98 4 - 0 140.9 9.6 8.7 2.5 2.6 0.8 1.2 0.3 0.3 46.7 44.1 103.3 100.9 9.7 9.0 10.6 9.3 17.2 15.6 15.3 24.2 23.5 15.9 14.9 17.7 19.7 23.4 0.017 0.016 DM033 VIE VIESTE 41.88 16.17 3.5 - 0 239.7 2 1.9 0.3 0.5 0.1 0.2 0 0 26.8 27.3 62 62 2.2 2.0 2.4 2.4 4.2 5.1 4.4 6.3 5.4 4.0 4.5 4.0 2.8 2.9 0.006 0.006 QX001 VRP VAIRANO PATENORA 41.33 14.13 4 A* 0 129.4 3.1 3.2 0.8 0.8 0.4 0.3 0 0 47.8 42.8 88 88 3.2 3.3 3.2 3.3 3.8 3.5 4.6 4.3 6.6 5.7 9.9 6.9 5.4 3.7 0.003 0.002

Tableau 17 – Paramètres instrumentaux calculés en chaque station du réseau accélérométrique RAN suite au séisme de l’Aquila du 6 avril 2009, et évaluation de l’intensité macrosismique. 1. Détermination de la classe de sol EC8 selon Chioccarelli et al., 2009. - * estimation à partir de la carte géologique. 2. Coefficient de site utilisé par les relations de Tselentis et Danciu (2008). La valeur 0 correspond à du rocher et la valeur

1 à un sol mou. Nous avons ici affecté la valeur 0 aux classes de sol A et B, et 1 aux autres.



Annexe 3

Questionnaire macrosimique utilisé suite au séisme des Abruzzes



Figure 18 – Questionnaire macrosismique utilisé par le BRGM pour caractériser les répliques du séisme des Abruzzes du 6 avril 2009, au niveau des stations FrA1 et FrA2.

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rapport corrélation indicateur de mouvement du

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