Limites du modèle isotrope

On procède à une analyse plus avancée des résultats de l’inversion, à savoir

l’accord aux mesures MLTWA de nos modèles. Les meilleurs modèles reproduisent

bien la distribution générale des mesures dans les trois fenêtres avec la distance

hypocentrale, mais plusieurs points sont mal expliqués.

On distingue dans nos données deux groupes de stations (nommés par la suite

A et B) d’après la dépendance en distance de l’énergie mesurée par la MLTWA.

Environ les 2/3 des stations (groupe A) ont une distribution classique (Fig. 4.1),

avec la fenêtre 1 notablement différente des deux autres en termes de dépendance

avec la distance. On note cependant que le niveau d’énergie de la première fenêtre

semble plus proche de ceux des deux autres fenêtres que dans d’autres exemples

trouvés dans la littérature (Carcol´e and Sato (2010), par exemple). Le tiers restant

des stations (groupe B) montre au contraire une dépendance de l’énergie avec la

CHAPITRE 4. ANISOTROPIE DE LA DIFFUSION À TAÏWAN

distance hypocentrale similaire pour les trois fenêtres (Fig. 4.1), en particulier à

petites distances.

La position des stations des groupes A et B est indiquée sur la Fig. 4.2. Les

stations du groupe B sont presque exclusivement situées dans la plaine côtière, le

piémont occidental et la plaine d’Ilan. Les stations du groupe A sont situées dans

la chaîne côtière, la chaîne centrale et le piémont occidental.

Nos données présentent un écart au modèle isotrope visible pour les stations des

deux groupes A et B : une sous-estimation par le modèle du niveau d’énergie dans

la fenêtre 2, en particulier au-delà de 60 km de distance hypocentrale. L’incapacité

du modèle à bien expliquer le niveau d’énergie dans la fenêtre 2 a déjà été observé

dès Fehler et al. (1992). Les auteurs avaient alors invoqué l’isotropie du scattering

dans le modèle comme cause probable. Dans le cas des stations du groupe B, la

dépendance en distance de l’énergie dans la première fenêtre n’est pas correctement

modélisée. Le modèle isotrope ne parvient en effet qu’à générer une dépendance en

distance pour la première fenêtre similaire à celle observée dans nos données des

stations du groupe A.

On réalise des tests afin de vérifier si le modèle isotrope peut mieux expliquer

les mesures des différentes fenêtres en n’inversant pas les données des trois fenêtres

à la fois. La Fig. 4.3 montre le résultat de l’inversion avec le modèle uniforme à

scattering isotrope pour la station CHK à 1-2 Hz, ainsi que deux tests dans lesquels

on n’inverse que les mesures de la fenêtre 1, puis que les mesures des fenêtres 2

et 3. Dans le cas où on n’inverse que les données de la fenêtre 1, l’accord aux

données de cette fenêtre est meilleur que si on inverse les données des trois fenêtres,

grâce à un Q

_sc⁻¹

et un Q

_i⁻¹

3 à 4 fois inférieurs. Cependant, de telles valeurs de

Q

_sc⁻¹

et Q

_i⁻¹

sont clairement incorrectes pour modéliser l’énergie dans les deux

autres fenêtres. De plus, même avec ces valeurs, le modèle isotrope ne parvient

pas à reproduire la dépendance avec la distance hypocentrale de l’énergie dans la

fenêtre 1 : une augmentation de l’énergie jusqu’à 40 km de distance hypocentrale,

puis une stabilisation d’une pente légèrement négative au-delà. Le modèle isotrope,

lui, prédit une pente légèrement négative presque uniforme entre 10 et 100 km de

distance hypocentrale. Ceci implique que le modèle isotrope en milieu uniforme est

insuffisant pour modéliser nos mesures à cette station. Si on n’inverse que les données

des fenêtres 2 et 3, le modèle parvient à significativement améliorer l’accord aux

données pour ces fenêtres. Ce résultat est obtenu grâce à unQ

_sc⁻¹

4 fois inférieur au

résultat du modèle isotrope et unQ

_i⁻¹

inchangé. La fenêtre 1 n’est pas expliquée par

ce modèle. En résumé, les valeurs requises pour modéliser l’énergie dans la première

fenêtre et dans les deux autres fenêtres sont incompatibles : le modèle isotrope n’est

pas adapté. On envisage alors que corriger au moins une des hypothèses de travail

du modèle modifiera la distribution de l’énergie dans la coda.

4.2. LIMITES DU MODÈLE ISOTROPE

EAS (A) CHK (B)

NACB (B)

SCL (A) TCU (B)

NNS (A)

Figure4.1 – Mesures MLTWA à 1-2 Hz, pour les stations EAS, NNS, SCL (gauche,

résultats typiques de stations du groupe A), CHK, NACB et TCU (droite, résultats

typiques de stations du groupe B).

CHAPITRE 4. ANISOTROPIE DE LA DIFFUSION À TAÏWAN

119ÝE 119ÝE 120ÝE 120ÝE 121ÝE 121ÝE 122ÝE 122ÝE 123ÝE 123ÝE 22ÝN 22ÝN 23ÝN 23ÝN 24ÝN 24ÝN 25ÝN 25ÝN 119ÝE 119ÝE 120ÝE 120ÝE 121ÝE 121ÝE 122ÝE 122ÝE 123ÝE 123ÝE 22ÝN 22ÝN 23ÝN 23ÝN 24ÝN 24ÝN 25ÝN 25ÝN

B

A

Figure 4.2 – Cartes indiquant la position des stations des groupes A et B, définis

d’après la dépendance avec la distance hypocentrale des mesures MLTWA.

L’objectif est donc maintenant d’améliorer le modèle afin de modéliser

simul-tanément l’énergie des trois fenêtres. La première hypothèse de notre modèle qui

pourrait mener à cette inadéquation est le milieu uniforme. Dans un milieu avec une

couche plus hétérogène en surface, on observe un phénomène de guidage des ondes

(Margerin et al., 1998) qui peut modifier significativement la forme des enveloppes

en maintenant l’énergie à la surface. La méthode de la MLTWA a été développée

dans le contexte du Japon où le guidage des ondes n’est pas une observation

signifi-cative. Il est cependant possible que notre cas soit différent. Il nous faut donc tester

l’effet d’un saut de vitesse à la base de la croûte sur la coda. Une autre hypothèse

régulièrement citée dans la littérature comme potentielle responsable des limites du

modèle est l’hypothèse du scattering isotrope (Fehler et al., 1992). Le scattering

vers l’avant pourrait ajouter de l’énergie tôt dans la coda, soit dans la première

fenêtre de mesures MLTWA. Le scattering vers l’arrière (backscattering) ajouterait

de l’énergie plus tard dans la coda, et aurait tendance à amener les mesures des trois

fenêtres à des niveaux d’énergie similaires. On va donc également tester l’effet de

l’introduction de l’anisotropie du scattering dans le modèle.

Dans le document Exploring small-scale heterogeneities of the moon and the earth (Page 106-109)