Crustal seismic velocity changes and deformation associated with the giant 2011 Tohoku earthquake – NAMAZU

La mesure des variations de vitesse sismique à partir du bruit de fond présente un potentiel extraordinaire car la mesure est continue dans le temps et nécessite uniquement l’enregistrement de signal sismique sans utilisation de sources (actives ou séismes). Le Japon est la région idéale pour appliquer ces méthodes car ce pays est constitué du réseau sismique régional le plus dense au monde. Notre approche est d’étudier les effets induits pas le séisme de Tohoku au sein de la croûte terrestre Japonaise. Pour cela, nous utiliserons cette technique basée sur le bruit de fond sismique en traitant l’ensemble de données disponibles pour cette région depuis 2008, soit plus de 60 Tera-Octets de données à traiter. Une partie importante de ce travail de traitement consiste à optimiser le temps de calcul de la moindre procédure de traitement afin d’aboutir à des temps de traitement raisonnables (< 6 mois).

Nous n’en sommes qu’au début du projet mais d’ores et déjà nous pouvons annoncer que nous avons réussi à extraire du centre de données Japonais et à commencer le traitement des 60 Tera-octets de données nécessaires, ce qui en soit était une étape difficile à franchir.

L’ensemble des données traitées permettra de fournir une base de travail pour le groupe de recherche mis en place pour plusieurs années, au-delà du projet ANR. L’ensemble de ce travail contribuera à mieux comprendre les processus tectoniques à l’origine des grands tremblements de terre et ainsi contribuera d’une manière générale à la prévention des risques sismiques.

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The recent discovery of seismic Green’s function reconstruction from ambient seismic noise (Shapiro et al. 2005, Campillo et al. 2006, , Nakahara 2006) has led to an unprecedented level of accuracy in measuring Earth’s interiors temporal seismic velocity changes associated with earthquake and volcanic activity (Brenguier et al. 2008a, Brenguier et al. 2008b).
Recently, the comparison between noise inferred seismic velocity changes and crustal deformation allowed to shed light on complex mechanisms of Earth’s crustal response to stress-strain changes induced by earthquakes or slow-slip events (Chen et al. 2010, Rivet et al. 2011).
Since the catastrophic 1995 Kobe earthquake, Japan has developed the world’s densest seismic velocimeter network consisting of broad-band (F-NET) and short-period (HI-NET) sensors in the aim of better understanding earthquake phenomena and eventually improving earthquake prediction.
The great Tohoku earthquake is probably the best ever recorded seismic event worldwide. The availability of proximal dense high quality seismic and GPS data will certainly allow improving our knowledge about earthquakes in general and about their consequences.
Within our project, we propose to perform a massive analysis of this unique dataset of continuous seismic waveforms recorded by both F-NET and HI-NET networks and spanning the time of the great Tohoku earthquake. Our objective will be to measure continuous seismic velocity changes over all Japan before and after the Tohoku earthquake and to compare these measurements with crustal deformation inferred from GPS, InSAR and numerical models.
More precisely, we will be interested in the possible relation between the March 9, M7.2 and the March 11, M9 earthquakes that occurred in the same area. We will also study into detail the Earth’s crust response to the dynamic and static stress-strain changes induced by the M9 earthquake and try to assess how these changes could affect seismicity over Japan in the future.