L’impact du séisme de 2004 sur la science des tsunamis

Le 26 décembre 2024 marque le 20e anniversaire du tremblement de terre et du tsunami de l’océan Indien survenus en 2004. Ce tsunami, généré par un séisme de magnitude 9.1, a eu pour épicentre la côte de Sumatra et constitue le troisième plus puissant jamais enregistré dans le monde depuis 1900. Le foyer du tremblement de terre se situait à 30 km sous le fond marin, dans la tranchée de Sunda, là où la plaque indo-australienne sombre sous la microplaque de Birmanie, partie de la plaque eurasienne.

Ce tremblement de terre a déchiré 1 300 km de la frontière des plaques, s’étendant de Sumatra au sud jusqu’aux îles Coco au nord. Il a été ressenti en Indonésie, au Bangladesh, en Inde, en Malaisie, aux Maldives, au Myanmar, à Singapour, au Sri Lanka et en Thaïlande. Des dégâts considérables ont été signalés, causant la mort de centaines de personnes dans le nord de Sumatra et dans les îles Andaman et Nicobar. Le tsunami a eu un impact dévastateur sur des côtes lointaines, affectant 17 pays riverains de l’océan Indien.

Au total, avec un bilan tragique d’environ 227 000 victimes et 1,7 million de personnes déplacées, le tsunami de 2004 demeure le plus meurtrier de l’histoire enregistrée.

Une magnitude sans précédent

Moins de six ans plus tard, le 11 mars 2011, un séisme de magnitude 9.1 a frappé la côte est du Japon, le plus puissant jamais enregistré dans ce pays. Il a généré un tsunami atteignant jusqu’à 39 mètres de hauteur et remontant jusqu’à 8 km à l’intérieur des terres. Ces catastrophes jumelées ont causé la mort de plus de 18 000 personnes, entraîné le déplacement de plus de 500 000 et provoqué l’accident de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi.

Bien que d’importants tsunamis aient eu lieu par le passé — comme ceux du Chili en 1960 et de l’Alaska en 1964 — ces deux événements du XXIe siècle nous ont enseigné des leçons cruciales. En particulier, le tsunami de 2004 a révélé la vulnérabilité du monde face aux dangers naturels. Il est survenu de manière inattendue, frappant des lieux peu prévisibles, et a souligné l’importance de préparer et de résister aux risques de catastrophe.

Comme l’a noté Margareta Wahlström, responsable du Bureau des Nations Unies pour la réduction des risques de catastrophe (UNISDR) lors d’une table ronde : « Dix ans après le tsunami de l’océan Indien, le monde a pris des mesures significatives pour rendre notre planète plus sûre face aux catastrophes. »

Le tsunami de 2004 a surpris chercheurs et gestionnaires des risques avec son atteinte transocéanique. Étant donné qu’il n’y avait aucun précédent d’un événement de cette ampleur, la communauté scientifique ne s’attendait pas à une telle occurrence le long de la côte est de l’Inde. Avant cela, seules de petites vagues avaient été observées lors des tsunamis de 1881, causé par un grand séisme près de l’île de Car Nicobar, et en 1883 à la suite de l’explosion de Krakatoa.

Vue aérienne des ravages sur l’île de Katchal, partie des îles Andaman et Nicobar, en 2005. L’île a perdu environ 90 % de sa population lors de la tragédie du 26 décembre 2004. | Photo : AFP/Getty Images

Cependant, au cours des deux décennies qui ont suivi 2004, des avancées significatives ont été réalisées dans la compréhension scientifique de la génération des tsunamis et les aspects techniques de la surveillance sismique. Le Centre indien d’alerte précoce pour les tsunamis (ITEWC), établi en 2007 par le ministère des Sciences de la Terre du gouvernement indien, représente sans doute l’étape la plus importante dans cette direction.

Fonctionnant depuis le Centre national indien d’informations océaniques (INCOIS) à Hyderabad, l’ITEWC gère des stations sismologiques, des enregistreurs de pression sous-marine et des stations marégraphiques dans tout le bassin de l’océan Indien, en continu. Ces systèmes peuvent transmettre des observations de tsunamis en haute mer qui permettent de donner des alertes précoces. Les données sismiques des stations gérées par l’Institut météorologique indien (IMD) et 350 stations mondiales sont également disponibles à l’INCOIS.

Les systèmes de surveillance océanique transmettent également des données en temps réel. Par exemple, en une dizaine de minutes, le système peut identifier un tremblement de terre potentiellement générateur de tsunami et émettre des alertes ou des avertissements de tsunami — en fonction de la gravité attendue — pour les pays riverains de l’océan Indien. L’Inde est le cinquième pays au monde, après les États-Unis, le Japon, le Chili et l’Australie, à disposer d’un système d’alerte tsunami avancé.

Une nouvelle pratique

L’incident de 2004 a également incité à d’importants développements en recherche. Le travail sur la géologie des tsunamis, dont le pionnier est Brian Atwater du United States Geological Survey, a poussé des chercheurs dans des pays asiatiques, y compris l’Inde, à rechercher des preuves de tsunamis dans l’histoire. Les recherches d’Atwater le long de la côte de Washington aux États-Unis ont révélé des preuves d’un tremblement de terre et d’un tsunami en 1700, ainsi que leurs prédécesseurs. Une partie fascinante de ce travail fut l’utilisation des changements d’élévation du sol causés par le tremblement de terre, qui ont laissé des traces sur des arbres stressés ou morts. Atwater a utilisé ces empreintes pour déterminer quand une terre avait été déformée et donc quand elle avait subi les effets d’un tremblement de terre tsunamigène.

Des inspections des marais aux mangroves ont révélé comment le tremblement de terre de 2004 avait engendré des changements d’élévation allant jusqu’à 3,5 mètres par endroits le long des îles Andaman et Nicobar. Les scientifiques se sont également demandés s’il pouvait y avoir eu des événements passés ayant également causé des affaissements similaires. Au final, le tremblement de terre de 2004 a rouvert des coffres du passé, exposant des squelettes sous forme de racines mortes émergeant des plateformes tidal durant les marées basses. De telles racines, exposées près de Port Blair, ont été utilisées pour inférer qu’un tremblement de terre similaire s’était produit il y a environ mille ans.

Des fouilles à Mahabalipuram, un port de la dynastie Pallava, ont mis au jour des preuves d’un tsunami de la même époque. Il s’agissait de la première preuve d’un tsunami antérieur à 2004 rapportée par une équipe indienne. Les chercheurs ont également examiné des dépôts sédimentaires le long des îles et des zones côtières du continent pour trouver des preuves d’autres tsunamis anciens, tout en apprenant à distinguer entre les dépôts de tsunamis et les dépôts de tempêtes.

Cette initiative est un excellent exemple de la façon dont le tsunami de 2004 a incité la science de la géologie des tsunamis à se développer, entraînant la publication de nombreux nouveaux articles de recherche et de thèses de doctorat. La demande accrue de connaissances sur les tsunamis a également facilité des avancées significatives dans l’utilisation des systèmes de GPS et des instruments sismiques. Avec le financement du ministère des Sciences de la Terre, des instituts de recherche ont établi plusieurs nouvelles stations le long des îles Andaman et Nicobar, renforçant les observations sismiques et les études géodétiques.

Un autre pas important a été la modélisation des tsunamis à l’aide d’outils mathématiques permettant aux chercheurs de déterminer les limites d’inondation. En particulier, cette catastrophe a rappelé de manière saisissante que les centrales nucléaires établies le long des côtes indiennes pourraient être vulnérables à un risque jusqu’alors sous-estimé. Bien que la centrale nucléaire de Kalpakkam ait résisté aux énormes vagues, elle s’est également arrêtée automatiquement après que les niveaux d’eau montant aient déclenché les détecteurs. Aucun matériel radioactif n’a été libéré et le réacteur a été redémarré six jours plus tard.

Vue du réacteur n° 3 de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi, en feu après une explosion résultant d’un tremblement de terre et d’un tsunami dans cette image satellite. | Photo : DIGITALGLOBE

Mais le tremblement de terre de Tohoku en 2011 a rappelé au monde, et à l’Inde, à quel point un désastre nucléaire peut survenir rapidement en l’absence de mesures de sécurité adéquates. Il était clair que la radiation provenant de l’installation de Fukushima était entrée dans la chaîne alimentaire humaine. Des chercheurs ont même trouvé du césium radioactif dans le lait maternel de certaines femmes testées près de la préfecture de Fukushima trois mois après la catastrophe. Que se serait-il passé si les vagues de 2004 avaient été suffisamment hautes pour endommager les réacteurs de Kalpakkam ?

Cette question continue de résonner alors que le gouvernement poursuit d’importants projets de développement à Great Nicobar, y compris la construction d’un terminal international de transbordement. Certains experts soutiennent également que le dernier grand tremblement de terre affectant la région s’est produit il y a un millénaire, donc qu’il n’y a pas de danger imminent. Mais cette question repose sur ce que nous ignorons encore. Que se passerait-il si une zone de subduction ininterrompue entre la Birmanie et l’Inde se rompt ? L’hypothèse d’une rupture soudaine d’une portion encore inexaminée de la croûte entre Great Nicobar et Car Nicobar, provoquant un puissant tremblement de terre et un tsunami, ne peut être écartée.

Les experts et décideurs doivent également se concentrer sur d’autres points sensibles, comme la côte Makran dans le nord de la mer d’Arabie et la côte birmane adjacente à l’océan Indien. Ces régions ont le potentiel de produire de grands tsunamis. La côte Makran, qui traverse l’Iran et le Pakistan, pourrait diriger l’énergie d’un tsunami vers la côte ouest de l’Inde, où se trouvent des réacteurs nucléaires ainsi que la ville de Mumbai.

Un jalon majeur

La science nous enseigne que la pression s’accumule entre les plaques tectoniques jusqu’à atteindre une contrainte critique, moment auquel l’énergie potentielle accumulée est libérée sous forme de tremblement de terre. Les zones de subduction comme celle des îles Andaman-Sumatra prennent de l’importance, car elles fournissent des indices sur la génération des tremblements de terre. La découverte des glissements lents — des failles tectoniques qui se déplacent à une vitesse bien plus lente et généralement un peu plus profond dans la croûte — a également ajouté une nouvelle dimension à cette problématique.

Récemment, les chercheurs ont étudié les glissements sismiques aux frontières des plaques pour comprendre les processus qui se produisent avant et après les grands séismes. Ils ont élucidé les occurrences de transitoires de glissement prémonitoires et post-sismiques à l’aide d’expérimentations en laboratoire et de simulations numériques. Certaines de ces études ont des implications pour la prévision des tremblements de terre : elles indiquent un processus créatif intégrant d’abord une croissance de rupture stable et lente dans une zone confinée d’une faille, juste avant une rupture instable et rapide.

Un article publié en 2015 (coécrit par l’un des auteurs de cet article) a indiqué un mouvement perceptible du sol vers le bas dans le sud des Andaman entre 2003 et 2004, avant le tremblement de terre — un événement silencieux avec une magnitude de moment de 6.3. Cet événement aurait pu être le précurseur du mégathrust. Des analyses de données géodétiques sur un ensemble plus large de tremblements de terre mondiaux publiées dans la revue Science ont également confirmé des glissements de faille à court terme avant de grands séismes.

Après avoir eu lieu, le tremblement de terre Andaman-Sumatra de 2004 est devenu un jalon majeur dans la recherche sismologique moderne, fournissant à la science un trésor de données pour extraire de nouvelles informations sur la génération des tremblements de terre et les dangers qui y sont liés.

Article original rédigé par : Kusala Rajendran et CP Rajendran