Mesures indirectes de rotation effectuées à partir de l’antenne sismique du LSBB. Quantification et représentation graphique de l’incertitude

par Roxanne Rusch

Thèse de doctorat en Sciences de la Planète et de l'Univers

Sous la direction de Stéphane Gaffet.

Soutenue le 05-10-2020

à l'Université Côte d'Azur , dans le cadre de École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice) , en partenariat avec Université Côte d'Azur (2015-2019) (établissement de préparation) et de Laboratoire Géoazur (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) .


  • Résumé

    L’analyse des composantes de rotation du champ d’ondes est utile pour une multitude d’applications allant de la décomposition du champ d’ondes à l’estimation de la structure géologique en passant par l’inversion de source. Ces composantes de rotation peuvent être obtenues indirectement à partir d’un réseau de station mesurant les trois composantes de translation tel que celui installé au LSBB (Laboratoire Souterrain à Bas Bruit) depuis 2006. Afin de pouvoir interpréter les résultats obtenus, il est nécessaire de connaître l’incertitude attribuée à cette mesure de rotation. Toutefois cette incertitude a très peu été développée dans la littérature. L’objectif de cette thèse était de développer deux méthodes. La première méthode a été développée afin de quantifier l’incertitude déterministe associée aux mesures indirectes de rotation en fonction des longueurs d’onde. La deuxième méthode quant à elle a été développée afin de représenter graphiquement cette incertitude déterministe sur les signaux de rotation. Ces deux méthodes ont été appliquées au cas du séisme d’Amatrice (Italie) de magnitude Mw 6,2 ayant eu lieu le 24 août 2016 à 01h36. Celui-ci a été enregistré par le réseau sismique trois composantes (3C) de translation du LSBB. La mesure indirecte de rotation verticale ainsi que l’incertitude associée ont respectivement été confrontées à une mesure directe de rotation et une incertitude statistique. Les résultats de cette thèse montrent que pour atteindre une incertitude inférieure à 10%, il est nécessaire de soigner la mise en place du réseau (alignement, positionnement, calibration des capteurs), au-delà des normes admises pour la plupart des réseaux sismiques. Ce travail offre des perspectives pour améliorer les caractérisations rapides des séismes à partir de données 3C de rotation des réseaux sismiques.

  • Titre traduit

    Array-derived rotations carried out using the LSBB seismic array. Quantification and graphical representation of the uncertainty


  • Résumé

    Analyzing the rotational motions of the seismic wave field is useful for a multitude of applications ranging from wave field decomposition to geological structure estimation or source inversion. Rotational motions can be indirectly estimated (array-derived rotations) from a three translational components seismic array such as the ones deployed by the Low Noise Inter-Disciplinary Underground Science & Technology laboratory (LSBB) since 2006. In order to be able to interpret the results obtained, it is necessary to know the uncertainty attributed to the rotational measurements. However, uncertainty associated to array-derived rotation has only slightly been approached in the literature. The goal of this thesis was to develop two methods. The first method was used to quantify the deterministic uncertainty associated with array-derived rotations as a function of wavelengths. The second method was used to graphically represent this quantified uncertainty on rotation measurements. Both methods were applied to the Mw 6.2 Amatrice (Italy) earthquake that occurred on the 24th of August 2016 at 01.36 am. This one was recorded by the three translational components (3C) array of the LSBB. The vertical component of array-derived rotation as well as its associated uncertainty were respectively validated against a direct rotation measurement and a statistical uncertainty. The results of this thesis infer that in order to have an uncertainty lower than 10%, then care must be taken, in setting up the seismic array (sensors’ alignment, positioning, calibration), beyond the standards accepted for most seismic array. Extending on this thesis could offers developments in earthquakes characterization from 3C of array-derived rotation.


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