Journal asmac No 2 - avril 2024

More documents

Recommendations

Info

Point de mire: Système Les séismes peuvent avoir des conséquences désastreuses pour l’homme, l’infrastructure et l’environnement. Et il est impossible de les prévoir avec précision. Pourtant, grâce à l’étude des séismes, les sismologues sont en mesure de développer des systèmes d’alerte précoce, par exemple en mesurant les mouvements de sol. Ces systèmes permettent d’alerter des zones éloignées du foyer sismique pour que la population puisse se mettre à l’abri et les trains ralentir ou s’arrêter à temps. Dans un pays développé comme la Suisse, il va de soi que l’on entretient un réseau dense de stations de mesure sismiques. Pourtant, dans les pays moins développés, il n’est souvent pas possible d’assurer l’entretien coûteux de telles infrastructures. Sans oublier la collecte de données au fond des océans, dont la surface couvre les deux tiers de la surface terrestre, qui s’avère également très complexe et onéreuse en ce qui concerne l’installation, l’entretien et la transmission de données. La mesure des séismes, un produit dérivé surprenant En collaboration avec l’Institut fédéral de métrologie METAS, des chercheurs de l’EPFZ ont trouvé une nouvelle méthode qui produit des résultats surprenants: lors de la réalisation d’un procédé dont le principal objectif consiste à transmettre avec précision des timbres temporels entre deux laboratoires par une fibre optique [1], un résultat collatéral inattendu a été découvert. Le réseau de fibres optiques permet aussi de saisir les mouvements de sol. La transmission optique des données s’effectue au moyen d’une technologie de suppression active du bruit. Le bruit peut provenir de différentes sources: outre l’activité humaine (voitures, trains ou chantiers), il peut aussi venir d’une source naturelle comme les séismes. L’information sur le moment et l’intensité de la suppression automatique du bruit contient donc des données relatives à la déformation microscopique de la fibre optique qu’il suffit d’enregistrer et d’analyser. Les installations existantes du METAS le permettent sans investissements supplémentaires. Comment les fibres optiques peuvent-elles saisir des mouvements de sol? La technologie dite «Active Phase Noise Cancellation» (PNC) dans les réseaux de fibres optiques est comparable aux systèmes de réduction du bruit des écouteurs haut de gamme. Dans ce cas, des microphones enregistrent les bruits extérieurs. Pratiquement en temps réel, un signal opposé est produit qui se superpose à ces bruits extérieurs et les supprime. Le résultat est une musique dont la qualité est inaltérée. La mesure du bruit ambiant dans la fibre optique ne s’effectue évidemment pas avec un microphone, mais se fonde sur la comparaison avec un signal partiel réfléchi par le récepteur [2]. S’il n’y a pas de bruit ambiant, le signal initialement émis est identique au signal réfléchi à l’autre bout de la fibre. Les différences entre les deux signaux sont le résultat de petites déformations de la fibre que le signal lumineux a «perçu» au cours de son trajet. Tout comme pour la réduction du bruit dans les écouteurs, le bruit ambiant peut être annulé en temps réel par un contre-signal. Sans appareil supplémentaire L’influence des mouvements de sol sur les impulsions laser dans une fibre optique est un phénomène connu depuis quelques années. Les déformations le long d’une fibre optique peuvent être mesurées avec des interféromètres laser développés à cet effet. Cette technologie a été utilisée avec succès pour mesurer des séismes dans différents environnements: dans des villes [3], sur des glaciers [4] et sur des volcans [5]. Dans le cas de la suppression du bruit de la communication par fibre optique de l’infrastructure des horloges atomiques suisses étudiée par les scientifiques de l’EPFZ et du METAS, un tel instrument de mesure supplémentaire n’est pas nécessaire. Les déformations résultant des mouvements de sol le long des 123 kilomètres du câble à fibre optique peuvent être lues à partir du bruit ambiant de la transmission de données. Les modèles numériques confirment les observations Bien que les changements de la longueur des fibres optiques ne soient généralement que de quelques micromètres, les signaux sismiques dans le système PNC sont clairement identifiables. Un câble de télécommunication entre les laboratoires à Bâle et Berne a saisi les ondes sismiques d’un séisme de magnitude 3,9 à Mulhouse en Alsace. Les mesures PNC correspondent à la modélisation numérique du séisme et également de manière extrêmement précise aux mesures du Service sismologique suisse [1]. Comme les mesures dans les modèles numériques sont reproduisibles, les données PNC permettent de déterminer avec une grande précision aussi bien le lieu que la profondeur et la force d’un séisme. Il s’agit de paramètres essentiels pour l’alerte précoce. A l’avenir, les données PNC pourraient en particulier être collectées dans des pays moins développés et dans les fonds marins pour soutenir les systèmes d’alerte précoce aux séismes et tsunamis. La tomographie de la Terre La méthode s’avère aussi prometteuse dans d’autres domaines. L’analyse des données PNC peut être utilisée pour «scanner» la Terre, comme la tomographie en médecine. C’est particulièrement utile. En effet, les échantillons de projets de forage ne proviennent souvent que de quelques kilomètres de profondeur. Leur pertinence est donc limitée compte tenu du rayon de la Terre de 6371 kilomètres, et ils ne peuvent pas être utilisés pour en apprendre davantage sur l’intérieur de notre planète. Une Photo: Adobe Stock 40 2/24 vsao /asmac Journal
Point de mire: Système Encore actuellement, il est impossible de prédire avec précision quand et où un séisme se produira. Les stations sismiques, et peut-être bientôt le réseau de fibres optiques, peuvent aider à déceler les mouvements de sol et à mettre en garde la population. tomographie de la Terre avec des ondes sismiques s’appuie sur les mêmes principes physiques qu’un CT-scan, simplement sur une échelle différente [6]. Notamment l’utilisation de données PNC dans les profondeurs du plancher océanique recèle le potentiel pour approfondir notre compréhension de l’intérieur de la Terre, étant donné que cela permet d’intégrer les données relatives aux mouvements de sol de zones inaccessibles pour compléter le tableau. Vous trouverez un clip sur la mesure des mouvements de sol avec le réseau de fibres optiques sur: www.youtube.com/watch?v=vFkPJ-SBe9s Bibliographie [1] Noe, S., Husmann, D., Müller, N., Morel, J., and Fichtner, A. (2023). Long-range fiber-optic earthquake sensing by active phase noise cancellation. Sci Rep 13, 13983. https://doi. org/10.1038/s41598-023-41161-x. [2] Ma, L. S., Jungner, P., Ye, J., and Hall, J. L. (1994). Delivering the same optical frequency at two places: accurate cancellation of phase noise introduced by an optical fiber or other time-varying path. Optics letters, 19(21), 1777–1779. [3] Smolinski, K., Paitz, P., Bowden, D., Edme, P., Kugler, F., and Fichtner, A.: Urban Distributed Acoustic Sensing Using In-Situ Fibre Beneath Bern, Switzerland, EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020, EGU2020-8225, https://doi.org/10.5194/ egusphere-egu2020-8225. [4] Klaasen, S., Paitz, P., Lindner, N., Dettmer, J., and Fichtner, A. (2021). Distributed acoustic sensing in volcano- glacial environments – Mount Meager, British Columbia. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126(11), e2021JB022358. [5] Klaasen, S., Thrastarson, S., Çubuk-Sabuncu, Y., Jónsdóttir, K., Gebraad, L., Paitz, P., and Fichtner, A. (2023). Subglacial volcano monitoring with fibre-optic sensing: Grímsvötn, Iceland. Volcanica, 6(2), 301–311. [6] Marty, P., Boehm, C., and Fichtner, A. (2021, February). Acoustoelastic full-waveform inversion for transcranial ultrasound computed tomography. In Medical Imaging 2021: Ultrasonic Imaging and Tomography (Vol. 11602, pp. 210–229). SPIE. vsao /asmac Journal 2/24 41
Page 1 and 2: Journal N o 2, avril 2024 asmac Le
Page 3 and 4: Sommaire Système Société, santé
Page 5 and 6: Editorial Petits insectes et grande
Page 7 and 8: Politique ductions de primes, cette
Page 9 and 10: Politique FMH. Outre le choix de r
Page 11 and 12: Formation postgraduée / Conditions
Page 23 and 24: asmac Photo: màd conditions de tra
Page 25 and 26: asmac Zurich / Schaffhouse Une prem
Page 27 and 28: asmac Conseil juridique de l’asma
Page 29 and 30: Point de mire: Système Selon le La
Page 31 and 32: Point de mire: Système Un voyage a
Page 33 and 34: Point de mire: Système A la fin du
Page 35 and 36: Point de mire: Système Que ne doit
Page 37 and 38: Point de mire: Système Les questio
Page 39: Point de mire: Système Observer le
Page 43 and 44: Point de mire: Système que le syst
Page 45 and 46: Perspectives Participer à la fête
Page 47 and 48: Perspectives lement, il est adminis
Page 49 and 50: Perspectives Der Gemeine Holzbock a
Page 51 and 52: Perspectives Tabelle 1. Zecken-übe
Page 53 and 54: Perspectives Eschar and Neck LymphA
Page 55 and 56: Perspectives Diagnostik Eine Errege
Page 57 and 58: Perspectives Transmission der Katze
Page 59 and 60: Perspectives wenig symptomatisch un
Page 61 and 62: Perspectives Literatur (Fortsetzung
Page 63 and 64: mediservice Boîte aux lettres Coll
Page 65 and 66: mediservice Passer au mode hors lig
Page 67 and 68: JUSQU’À 30 % * DE REMISE SUR LES

Journal asmac No 2 - avril 2024

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?