La technologie révolutionnaire avec laquelle les scientifiques ont détecté la formation d’un tsunami en temps réel et qui peut sauver des milliers de vies
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Les tsunamis sont notoirement difficiles à détecter en haute mer alors qu’ils se déplacent rapidement vers la côte. Cependant, en 2025, les scientifiques ont été témoins d’un en temps réel.
Il s’agit du séisme le plus violent enregistré depuis près de 15 ans. Il s’est produit au large de la côte orientale de la péninsule russe du Kamchatka en juillet 2025 : un séisme de magnitude 8,8 qui a également déclenché un tsunami avec des vagues qui se sont propagées à plus de 644 km/h. En quelques minutes, des alarmes ont retenti dans les communautés de l’océan Pacifique.
Des millions de personnes ont reçu l’ordre d’évacuer leurs maisons au cours des heures tendues qui ont suivi, y compris au moins deux millions seulement au Japon. Mais au fur et à mesure que la vague se propageait dans l’océan, elle provoquait plus que de la peur : elle créait des perturbations dans l’atmosphère terrestre.
L’océan, en se déplaçant sur une si vaste étendue, a altéré l’atmosphère supérieure et interféré avec les signaux de navigation par satellite globaux. Cette perturbation a permis aux scientifiques de détecter le tsunami presque en temps réel.
Par pure coïncidence, la veille, l’agence spatiale américaine NASA avait intégré une composante d’intelligence artificielle à un système d’alerte aux catastrophes appelé Guardian, qui permet d’avertir automatiquement les scientifiques des événements importants.
Environ 20 minutes après le tremblement de terre au Kamchatka, les observateurs du tsunami ont appris que les vagues se dirigeaient vers Hawaï 30 à 40 minutes avant leur arrivée.
Heureusement, les craintes d’une catastrophe généralisée provoquée par le tsunami ne se sont pas concrétisées. Les vagues qui ont frappé Hawaï ont atteint 1,7 m de haut et n’ont provoqué que des inondations mineures et aucun dommage grave.
La majeure partie de l’énergie du tsunami s’est dissipée en haute mer, tandis que les vagues plus importantes ont touché des zones dépeuplées. Cependant, si cela avait été pire, ces minutes supplémentaires d’avertissement auraient pu être cruciales.
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Cet épisode a démontré que la NASA disposait d’un système capable de détecter un tsunami bien avant son arrivée sur les côtes. Il s’agissait simplement d’écouter les signaux radio utilisés par les satellites de navigation globale en orbite lorsqu’ils communiquent avec des stations au sol.
Cette même méthode permet même de détecter des éruptions volcaniques, des lancements de roquettes et des essais souterrains d’armes nucléaires.
« Il était pratiquement possible de dire en temps réel : ‘il y a un tsunami' », affirme Jeffrey Anderson, scientifique des données du National Center for Atmospheric Research des États-Unis, qui a participé au développement du système Guardian.
Anderson admet qu’il y a des années, quand il a entendu parler pour la première fois de propositions pour cette technologie, qu’il a par la suite aidé à développer, l’idée lui a semblé « assez farfelue ».
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L’idée d’utiliser des signaux radio transmis entre récepteurs terrestres et satellites pour détecter les tsunamis en temps quasi réel existe depuis des décennies.
Certains articles universitaires des années 1970 ont évoqué la possibilité de ce type de système, mais ce n’est que dans les années 2020 qu’il est devenu une réalité avec l’arrivée du système Guardian.
En 2022, Anderson et une équipe du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie ont publié une étude qui a introduit les détails clés du système.
La raison pour laquelle les signaux des satellites de navigation peuvent enregistrer un tsunami est le mouvement ascendant et descendant de la mer.
Quand un tsunami commence à se former en pleine mer, ses vagues peuvent ne pas être très hautes, peut-être entre 10 et 50 cm. « Il est pratiquement invisible lorsqu’il voyage en haute mer », dit Yue Cynthia Wu, chercheur en génie marin de l’Université du Michigan, spécialiste de la dynamique des vagues océaniques.
Cette ondulation, cependant, se produit à une échelle gigantesque, en déplaçant d’énormes quantités d’eau à la fois. Ce mouvement déplace l’air au-dessus, perturbant ainsi la haute atmosphère, créant des ondulations dans la couche de particules chargées qui forment l’ionosphère, entre 50 et 300 kilomètres au-dessus de la surface terrestre.
Ces ondulations modifient la quantité d’électrons présents dans certaines zones de l’ionosphère.
« Des réactions ioniques se produisent, les températures changent et il y a un déséquilibre », explique Michael Hickey, professeur émérite de physique à l’université aéronautique Embry-Riddle à Daytona Beach en Floride, qui a étudié ces ondes atmosphériques.
Les satellites de navigation utilisent deux fréquences pour communiquer avec les stations au sol, de sorte qu’une augmentation du nombre d’électrons dans l’ionosphère peut entraîner des retards inhabituels dans l’arrivée de ces deux signaux. En mesurant ces retards, des systèmes tels que Guardian peuvent détecter toute anomalie dans l’ionosphère.
Les ingénieurs GPS savaient déjà que les signaux étaient affectés de cette façon. Ils doivent donc compenser ce « bruit » pour assurer la précision des systèmes de navigation.
Mais ce sont des chercheurs en sciences de la Terre qui ont compris que ce bruit pouvait être utilisé pour détecter les tsunamis.
« Ce sont des gens intelligents qui pensent de manière créative », affirme Anderson.
Au cours des dernières années, les chercheurs ont pu observer les traces de tsunamis et de volcans dans les données de l’ionosphère.
Hickey et ses collègues ont étudié rétrospectivement l’impact du séisme de magnitude 9,1 qui a secoué la côte nord-est du Japon en 2011 et déclenché un tsunami.
« Nous avons vu les anneaux », se souvient Hickey, faisant référence aux énormes ondulations qui s’étendaient vers l’extérieur dans l’ionosphère au-dessus du Japon et qui pouvaient être visualisées par des données de comptage d’électrons.
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L’énorme éruption volcanique des Tonga en 2022 a également laissé une empreinte significative sur l’ionosphère, que les scientifiques ont par la suite analysée en détail.
Mais jusqu’au tremblement de terre du Kamchatka cette année, aucun tsunami de grande ampleur n’avait été détecté en temps réel avec ces méthodes.
DART, le système de détection des tsunamis de la National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis (NOAA) , qui utilise des bouées ancrées au fond de la mer, a établi des prévisions du tsunami, mais le système Guardian a permis de surveiller les vagues en temps réel.
L’étude des signaux atmosphériques augmente les espoirs qu’un système tel que Guardian puisse détecter les tsunamis en haute mer, avant qu’ils n’atteignent de grandes hauteurs et ne frappent les côtes.
Cela permettrait aux communautés de recevoir des alertes précoces plus précises sur ce qui arrive et d’éviter les fausses alarmes.
En outre, cette technologie peut être appliquée à d’autres phénomènes que les tremblements de terre et les volcans. Elle peut même aider à détecter des explosions nucléaires. Les ondulations dans l’ionosphère, par exemple, ont aidé à confirmer que la Corée du Nord a effectué des essais nucléaires souterrains en 2009.
Crédit photo, Centro de Investigación de Tsunamis de NOAA
À ce jour, les réseaux de surveillance des tsunamis se sont appuyés sur des sismographes qui analysent les séismes dans le monde entier et des bouées océaniques qui détectent les changements soudains de la hauteur des vagues.
Cependant, ces instruments ne donnent pas une image aussi complète et immédiate que les données de l’ionosphère.
« Dans l’évacuation d’un tsunami, chaque minute compte, donc les détections précoces de Guardian sont une avancée vraiment importante pour la sécurité contre les tsunamis », déclare Harold Tobin, sismologue de l’Université de Washington.
Anderson ajoute que la surveillance de l’ionosphère au lieu des seuls sismographes, par exemple, pourrait faciliter la détection des tsunamis causés par des événements tels que les glissements de terrain.
Bientôt, Guardian pourrait ne pas être le seul outil de ce type disponible.
« En Europe, nous développons notre propre système », déclare Elvira Astafyeva, chercheuse principale en géophysique et sciences spatiales à l’Institut de physique de la Terre de Paris.
Elle et ses collègues espèrent tester dans les prochaines années leur système européen, qui pourrait aider à surveiller de grandes zones y compris l’océan Indien, où la France, par exemple, a des territoires.
Hickey affirme qu’il est également possible de détecter les tsunamis grâce à la luminescence atmosphérique, une faible émission de lumière dans l’atmosphère qui est affectée par de grandes perturbations atmosphériques.
Le système Guardian est encore loin d’être terminé. Anderson explique que les futures améliorations lui permettront de prédire le comportement des vagues qui se déplacent dans l’océan.
« Cela permettra non seulement une détection automatique, mais aussi une prédiction automatique de la trajectoire du tsunami, » dit Anderson.
Environ toutes les 10 minutes, au fur et à mesure que le tsunami se développe, ce système pourrait générer automatiquement des prédictions sur la taille finale des vagues, où elles vont frapper la côte et quand.
Crédit photo, Centre de recherche sur les tsunamis de la NOAA
Certaines limitations subsistent. Diego Melgar, expert en tremblements de terre, tsunamis et systèmes d’alerte précoce à l’Université de l’Oregon, affirme qu’il faut entre quelques minutes et des dizaines de minutes à la ionosphère pour répondre à un tsunami.
Pour les communautés proches de l’épicentre, la surveillance atmosphérique est trop lente.
« Pour les alertes locales, le retard fait que les signaux ionosphériques arrivent trop tard pour être utiles ».
Cependant, les grandes vagues d’un tsunami peuvent traverser des bassins océaniques entiers.
Après le tsunami du 26 décembre 2004, qui a dévasté les côtes de l’océan Indien et tué près de 228000 personnes, les vagues ont mis jusqu’à deux heures pour atteindre le Sri Lanka depuis l’épicentre du séisme au large des côtes indonésiennes. Il a fallu sept heures aux vagues pour atteindre la côte est de la Somalie.
Des systèmes tels que Guardian pourraient fournir des alertes précoces cruciales à ces communautés plus éloignées en cas de vagues similaires.
« Si quelque chose se propage à une distance raisonnable, alors oui, cela sauvera des vies », dit Hickey.
Vous pouvez voir ici la note originale en anglais avec les liens vers les études scientifiques mentionnées.
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