Les données sismiques montrent que les vagues océaniques gagnent en force à mesure que la planète se réchauffe

Lorsque les vagues des océans montent et descendent, elles appliquent des forces au fond marin et génèrent des ondes sismiques. Ces ondes sismiques sont si puissantes et si répandues qu’elles apparaissent comme un vrombissement constant sur les sismographes, les mêmes instruments utilisés pour surveiller et étudier les tremblements de terre.

Ce signal de vague est devenu plus intense au cours des dernières décennies, reflétant une mer de plus en plus agitée et une houle océanique plus élevée.

Dans un nouvelle étude dans la revue Nature Communications, mes collègues et moi-même avons suivi cette augmentation dans le monde au cours des quatre dernières décennies. Ces données mondiales, ainsi que d’autres études sismiques océaniques, satellitaires et régionales, montrent une augmentation de l’énergie des vagues sur plusieurs décennies qui coïncide avec l’augmentation des tempêtes attribuées à la hausse des températures mondiales.

Ce que la sismologie a à voir avec les vagues océaniques

Les réseaux sismographiques mondiaux sont surtout connus pour surveiller et étudier les tremblements de terre et pour permettre aux scientifiques de créer des images de l’intérieur profond de la planète.

Ces instruments très sensibles enregistrer en permanence une grande variété de phénomènes sismiques naturels et d’origine humaine, notamment les éruptions volcaniques, les explosions nucléaires et autres, les impacts de météores, les glissements de terrain et séismes glaciaires. Ils captent également les signaux sismiques persistants provenant du vent, de l’eau et de l’activité humaine. Par exemple, les réseaux sismographiques ont observé l’apaisement global du bruit sismique d’origine humaine alors que des mesures de confinement étaient instituées partout dans le monde pendant la pandémie de coronavirus.

Cependant, le signal de fond sismique le plus répandu à l’échelle mondiale est le vrombissement incessant créé par les vagues océaniques provoquées par les tempêtes, appelé microséisme mondial.

Deux types de signaux sismiques

Les vagues océaniques génèrent des signaux microsismiques deux manières différentes.

Le plus énergique des deux, connu sous le nom de microséisme secondaire, palpite à une période comprise entre environ huit et 14 secondes. Lorsque des séries de vagues traversent les océans dans diverses directions, elles interfèrent les unes avec les autres, créant une variation de pression sur le fond marin. Cependant, les vagues interférentes ne sont pas toujours présentes et, en ce sens, il s’agit d’un indicateur imparfait de l’activité globale des vagues océaniques.

Une deuxième manière par laquelle les vagues océaniques génèrent des signaux sismiques mondiaux est appelé processus de microséisme primaire. Ces signaux sont provoqués par les vagues océaniques qui poussent et tirent directement sur le fond marin. Étant donné que les mouvements de l’eau dans les vagues diminuent rapidement avec la profondeur, cela se produit dans les régions où la profondeur de l’eau est inférieure à environ 1 000 pieds (environ 300 mètres). Le signal microsénique primaire est visible dans les données sismiques sous la forme d’un bourdonnement constant d’une période comprise entre 14 et 20 secondes.

Ce que nous dit la planète tremblante

Dans notre étudenous avons estimé et analysé l’intensité historique du microséisme primaire depuis la fin des années 1980 à 52 sites de sismographes dans le monde avec de longues histoires d’enregistrement continu.

Nous avons constaté que 41 (79 %) de ces stations présentaient des augmentations d’énergie très significatives et progressives au fil des décennies.

Les résultats indiquent que l’énergie moyenne des vagues océaniques à l’échelle mondiale depuis la fin du 20e siècle a augmenté à un taux médian de 0,27 % par an. Cependant, depuis 2000, cette augmentation moyenne mondiale du taux a augmenté de 0,35 % par an.

Intensification des vagues océaniques depuis la fin des années 1980 : chaque cercle est une station sismique, dont la taille est proportionnelle à l’accélération verticale de la Terre à cette station, lissée sur trois ans. Les cercles rouges indiquent les périodes pendant lesquelles les mouvements du sol sont supérieurs à la médiane historique ; le bleu indique les périodes où elles sont plus petites. Le graphique synchronisé montre l’anomalie médiane de l’accélération verticale pour toutes les stations et reflète les cycles El Niño et une augmentation plus prononcée ces dernières années. Source : Rick Aster

Nous avons trouvé la plus grande énergie microsismique globale dans les régions très orageuses de l’océan Austral, près de la péninsule de l’Antarctique. Mais ces résultats montrent que les vagues de l’Atlantique Nord se sont intensifiées le plus rapidement au cours des dernières décennies par rapport aux niveaux historiques. Cela concorde avec les recherches récentes suggérant Intensité des tempêtes dans l’Atlantique Nord et risques côtiers augmentent. Tempête Ciaranqui a frappé l’Europe avec des vagues puissantes et des vents de force ouragan en novembre 2023, en est un exemple record.

Les enregistrements de microséisme qui s’étendent sur plusieurs décennies montrent également le balancement saisonnier des fortes tempêtes hivernales entre les hémisphères nord et sud. Il capture les effets d’amortissement des vagues liés à la croissance et au rétrécissement de la glace de mer de l’Antarctique, ainsi que les hauts et les bas pluriannuels associés aux cycles El Niño et La Niña et leurs effets à long terme sur les vagues et les tempêtes océaniques.

Les maisons sont suspendues au bord d’une falaise au-dessus d’une plage océanique.
En novembre 2022, les vagues intenses de l’ouragan Nicole ont érodé les terres situées sous plusieurs maisons à Daytona Beach, en Floride.
Photo AP/Rebecca Blackwell

Ensemble, ceux-ci et autres études sismiques récentes compléter les résultats de la recherche sur le climat et les océans montrant que les tempêtes et les vagues s’intensifient à mesure que le climat se réchauffe.

Un avertissement côtier

Les océans ont absorbé environ 90% de la chaleur excédentaire liée à l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre dues aux activités humaines au cours des dernières décennies. Cet excès d’énergie peut se traduire par des vagues plus dévastatrices et des tempêtes plus puissantes.

Nos résultats constituent un autre avertissement pour les communautés côtières, où l’augmentation de la hauteur des vagues océaniques peut marteler les côtes, endommager les infrastructures et éroder la terre. Les impacts de l’augmentation de l’énergie des vagues sont encore aggravés par les le niveau de la mer monte alimentée par le changement climatique et par la subsidence. Et ils soulignent l’importance d’atténuer le changement climatique et de renforcer la résilience des infrastructures côtières et des stratégies de protection de l’environnement.