Sismologie ionosphérique : détection et modélisation des ondes ionosphériques postsismiques

par Lucie Rolland

Thèse de doctorat en Géophysique

Sous la direction de Philippe Lognonné.

Soutenue en 2010

à l'Institut de Physique du Globe (Paris) .


  • Résumé

    Nous détectons et modélisons les perturbations ionosphériques générées après un séisme ou le passage d'un tsunami. Des ondes acoustiques sont forcées par le passage des ondes de Rayleigh à la surface de la Terre solide, tandis que dans l'océan la propagation d'un tsunami génère des ondes de gravité. Nous confirmons en particulier la détectabilité des ondes de gravité générées par le passage de trois tsunamis transpacifiques récents (Kouriles 2006, Samoa 2009 et Chili 2010) au large de l'archipel d'Hawaï, grâce à un réseau dense de stations GPS (Global Positioning System). Une modélisation complète tridimensionnelle au premier ordre des ondes de Rayleigh atmosphériques et ionosphériques est proposée. Les fluctuations du plasma ionosphérique modélisées nous permettent de reconstruire les perturbations du contenu électronique total (TEC) détecté par GPS. L'influence du champ géomagnétique sur le couplage entre l'atmosphère neutre et l'ionosphère est aussi illustrée en différents endroits du globe et nous étudions l'influence de la géométrie d'observation, afin de mieux caractériser la sensibilité directionnelle de la détection. Nous mettons ainsi en évidence la nécessité d'améliorer notre connaissance de la haute atmosphère et de ses mécanismes physiques, tels que les effets de dissipation thermique et visqueuse, ainsi que le frottement des ions sur les particules neutres. Ces travaux ouvrent des perspectives pour l'observation depuis l'espace des séismes et des tsunamis et pourraient contribuer à terme à la prévention de ces risques naturels.

  • Titre traduit

    Ionospheric seismology : detection and modeling of ionospheric postseismic perturbations


  • Résumé

    We detect and model the ionospheric perturbations generated after an earthquake or the passage of a tsunami. Acoustic waves are forced by the passage of Rayleigh waves at the Solid Earth surface, while in ocean the tsunami propagation generates gravity waves. In particular, we confirm the detectability of gravity waves generated by the passage of three recent transpacific tsunamis (Kouriles 2006, Samoa 2009 and Chile 2010) offshore the Hawaii archipelago, thanks to a dense network of GPS (Global Positioning System) receivers. A first-order complete three-dimensionnal modeling of Rayleigh-waves induced atmospheric and ionospheric waves is proposed. The modelled ionospheric plasma fluctuations allow the reconstruction of total electron content (TEC) perturbations detected by GPS. The geomagnetic field influence on the coupling between the neutral atmosphere and the ionosphere is also illustrated in various locations of the world and we study the influence of the observation geometry, in order to better characterize the directional sensitivity of the detection. We also highlight the necessity of improving our knowledges about the high atmosphere and about the physical mechanisms involved, as the thermal and viscuous dissipation effects, as much as the drag of ions on the neutral particles. This work opens perspectives for future space-based observations of eathquakes and tsunamis and could contribute to prevent these natural risks.

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  • Détails : 1 vol. (236 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.199-215. Index

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  • Cote : T GLOB 2010 0008
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