À l’écoute de la Terre : l’utilisation de réseaux denses de capteurs pour comprendre les catastrophes naturelles

La surveillance des risques naturels dans les Alpes, tels que les glissements de terrain et les avalanches, est difficile car nous manquons souvent d’outils capables de « voir » ce qui se passe sur l’ensemble d’une montagne en temps réel. Cette thèse explore comment nous pouvons utiliser des réseaux denses de capteurs de vibrations, voire les câbles à fibre optique existants, pour surveiller, détecter et modéliser ces mouvements dangereux.

J’ai d’abord étudié une gigantesque avalanche de roches et de glace qui a frappé Blatten, en Suisse, en mai 2025. Comptant parmi les événements les mieux observés de ce type, l’avalanche de Blatten offre une occasion unique d’étudier la chronologie de l’événement. Les enregistrements continus des mouvements du sol provenant de sismomètres situés à proximité documentent non seulement les chutes de pierres survenues au cours des deux semaines d’instabilité croissante, mais capturent également les détails de la façon dont l’avalanche principale s’est précipitée vers la vallée. En combinant ces enregistrements sismiques avec des modèles numériques, j’ai identifié avec précision le dépôt des matériaux tombés sur le glacier et la manière dont ils se sont déplacés si loin en aval de la vallée. Ce travail offre une nouvelle méthode pour prédire la trajectoire et l’impact de futures catastrophes dans l’environnement alpin en mutation.

J’ai ensuite utilisé une technologie plus récente appelée « détection acoustique distribuée » (DAS), qui transforme des câbles à fibre optique standard en milliers de minuscules capteurs. Lors d’une expérience, j’ai utilisé les vibrations provoquées par des vaches marchant dans un champ pour cartographier le sol en dessous, démontrant ainsi que ces câbles peuvent détecter de minuscules changements dans l’humidité et la stabilité du sol, qui sont normalement invisibles. J’ai également développé un système d’intelligence artificielle capable de « détecter » les chutes de pierres, même à proximité de routes bruyantes, comme cela a été démontré lors de l’éboulement de Brienz en 2023. Enfin, j’ai testé cette technologie sur des rivières gelées en Suède afin de mesurer l’amincissement de la glace avant qu’elle ne se brise. 

Ensemble, ces études montrent que l’utilisation de réseaux de capteurs denses constitue un moyen efficace de protéger les communautés de montagne contre les risques naturels.