Des scientifiques ont cherché dans le ciel ce qui annonce les séismes : les résultats sont presque trop beaux

Des milliers de morts, des milliards d'euros de dégâts et des régions entières mises à terre : certains séismes peuvent avoir des conséquences dévastatrices, avec un impact durable sur les territoires. Face à de telles menaces, pouvoir prédire clairement ces événements reste un enjeu scientifique majeur... mais jusqu'à présent inaccessible.

La difficulté de prédire avec précision les séismes

Si l'on peut, grâce à notre compréhension des processus tectoniques, de l'identification et du suivi des failles actives et du déploiement de réseaux de sismomètres toujours plus denses, estimer la probabilité qu'un séisme se produise sur certaines failles à l'échelle de plusieurs décennies, voire de plusieurs siècles, ces données ne permettent pas de prédire à court terme le déclenchement d'une rupture sismique.

Seules peuvent être mises en place des actions de prévention dans les zones considérées à fort risque (sensibilisation de la population au comportement à adopter, mise en place de normes de construction parasismiques...). Ces actions de prévention ont d'ailleurs démontré toute leur efficacité dans des régions où le risque est particulièrement élevé, comme au Japon. Mais bien sûr, pouvoir prédire un séisme donnerait aux populations une confortable longueur d'avance.

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Si aucun signal sismique ne permet aujourd'hui de prédire de manière fiable le déclenchement d'un séisme, la solution pourrait-elle venir d'un autre type de données, et plus particulièrement... de l'atmosphère ?

Certains séismes peuvent causer de très importants dégâts, comme celui de la péninsule de Noto en 2024, de magnitude 7,5. © Japan Ministry of Defence (防衛省), Wikimedia Commons, CC by 4.0

Des ondes qui viennent perturber la haute atmosphère

En 1964, des chercheurs remarquent que le séisme de magnitude 9,2 survenu en Alaska a produit des perturbations de l'ionosphère. Ce mécanisme est aujourd'hui bien documenté : les vibrations du sol générées par la rupture sismique engendrent des ondes acoustiques et des ondes de gravité qui se propagent vers les hautes couches de l'atmosphère, allant jusqu'à modifier localement la répartition des électrons dans le plasma ionosphérique.

Ce lien entre séisme et perturbation de l'ionosphère est d'ailleurs étudié pour développer des systèmes d'alerte précoce (par exemple, le projet IONO-DIET). Mais pourrait-on aller plus loin ? Depuis les années 1970, certains chercheurs se demandent en effet si la déformation précédant la rupture sismique ne pourrait pas, elle aussi, générer une telle perturbation dans la haute atmosphère. Détecté, ce signal pourrait ainsi permettre de prédire la survenue d'un séisme, en le localisant à l'avance et en donnant une estimation de sa magnitude. Si plusieurs études ont exploré cette hypothèse, aucune pour l'instant n'a toutefois réussi à prouver la robustesse de cette approche.

Des signaux précurseurs identifiés ?

Une nouvelle étude, publiée dans la revue npj Natural Hazards, annonce toutefois avoir identifié des signaux précurseurs fiables. En appliquant des traitements mathématiques à trois catégories de données (les vibrations du sol, les variations du champ magnétique terrestre et celles du contenu électronique total de l'ionosphère), les auteurs affirment avoir mis en évidence des motifs qu'ils baptisent « rides sismiques ». Identifiés en partie rétrospectivement, ces motifs pourraient, selon eux, aider à estimer la région concernée, la magnitude probable et une fenêtre temporelle pour un séisme à venir.

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Les chercheurs ont ainsi examiné les données ayant précédé des séismes bien connus pour identifier un motif précurseur. Puis, ils ont surveillé la survenue de ces anomalies afin d'effectuer des prévisions. Ils ont alors publié 25 documents de prévision concernant 12 sites et indiquent que 10 des 12 événements associés à ces prévisions se sont bien produits dans les trois mois suivant l'apparition des « rides sismiques », ce qui leur permet d'afficher un taux de réussite de 83 % environ. Mais attention, tout n'est pas si simple.

Tableau présentant les 12 événements sismiques sur lesquels une ou plusieurs prévisions ont été émises : comparaison entre les données prédites et les données réelles (la fenêtre temporelle, la position de l'épicentre et la magnitude). Pour la plupart des événements, la localisation réelle était éloignée de plusieurs centaines de kilomètres par rapport à la prédiction. © Chen et al. 2026, npj Natural Hazards

Une fiabilité et des mécanismes qui restent à démontrer

Ce taux de réussite ne suffit pas en effet à établir la fiabilité prédictive de la méthode, car il ne constitue pas une évaluation complète de l'ensemble des alertes émises. Certaines zones ont de plus fait l'objet de prévisions répétées (l'un des séismes a fait l'objet de huit documents de prévisions soumis coup sur coup). Or, pour établir la fiabilité d'une méthode de prédiction, il faut savoir non seulement combien de séismes ont été précédés d'un signal interprété comme précurseur, mais aussi combien d'alertes n'ont pas été suivies d'un événement pertinent et combien de séismes se sont produits sans signal détecté ! De plus, les fenêtres temporelles peuvent s'étendre sur plusieurs mois et l'épicentre présumé s'est souvent retrouvé éloigné de plusieurs centaines de kilomètres de l'épicentre réel.

D'un autre côté, le scénario expliquant le mécanisme reste très hypothétique. D'après les chercheurs, la déformation des roches précédant la rupture engendrerait des vibrations qui pourraient exciter certaines fréquences naturelles, produisant des ondes se propageant vers l'atmosphère. Leur interférence avec d'autres ondes pourrait alors produire les motifs détectés lors du traitement des données.

Les simulations présentées ne permettent toutefois pas d'établir un lien causal robuste entre ces différentes étapes et l'on peut légitimement se demander comment des contraintes dans les roches pourraient générer un signal suffisamment puissant pour affecter la haute atmosphère, et comment cette signature pourrait être distinguée des perturbations liées à une multitude d'autres phénomènes géophysiques, atmosphériques ou solaires.

Sans pouvoir prédire avec précision des séismes destructeurs comme celui survenu en Turquie en 2023, nous ne sommes pas encore capables d'identifier des signaux précurseurs fiables. © Çağlar Oskay, Unsplash, 2023

Si l'identification de motifs ondulatoires dans plusieurs catégories de données géophysiques constitue une piste de recherche intéressante, leur interprétation comme signaux précurseurs et leur utilisation pour prédire les séismes restent toutefois, à ce stade, très spéculatives.