Sismos à l'Ecole : Un réseau de sismomètres dans les collèges et lycées accessible à tous en temps réel

Par Françoise Courboulex (GeoAzur) et Jean-Luc Berenguer (Centre International de Valbonne)

Un capteur sismologique dans un collège : pour quoi faire ?

L’objectif du réseau Sismos à l’Ecole est de favoriser la participation directe des élèves dans la mesure et l’interprétation de données environnementales réelles dans le but de :

• Promouvoir les sciences par l’expérience car cette pratique, pourtant indispensable à la formation des esprits, tend de plus en plus à disparaître des programmes scolaires ;
• Favoriser une prise de conscience rationnelle des problèmes liés à la prévention des risques naturels ;
• Mettre en réseau les acteurs de l’Education Nationale et de la Recherche ;
• Développer le sens de l’autonomie et de la responsabilité chez les jeunes à travers la gestion de projets, développer leur esprit critique ;
• Utiliser les Technologies de l’Information et de la Communication intégrées dans une démarche scientifique ;
• Produire des sismogrammes de qualité qui peuvent aussi être utiles pour la recherche.

Le réseau actuel avec ses 68 stations interconnectées via internet remplit bon nombre de ces objectifs et va même plus loin grâce à sa couverture mondiale tout à fait originale pour un réseau de ce type.

Un réseau construit pas à pas : aujourd’hui 65 stations

L’idée de mettre un capteur sismologique dans certaines écoles en France date de presque 15 ans. Le réseau a vu le jour peu à peu dans le sud-est de la France sous l’impulsion d’un professeur de l’Université de Nice et d’un professeur de Sciences de la Vie et de la Terre en lycée, et grâce à la motivation d’un grand nombre de professeurs dans les différents établissements scolaires qui ont participé à la première phase du projet.

Ce réseau local, jusqu’alors financé principalement par les collectivités territoriales (Conseil Général des Alpes-Maritimes et Conseil Régional de Provence-Alpes-Côte-D’azur) et le rectorat de Nice a subi une profonde métamorphose en 2006. Le réseau a en effet pris une dimension nationale sous l’égide du dispositif « Sciences à l’Ecole » du Ministère de l’Education Nationale (hébergé à l’observatoire de Paris) qui assure actuellement une bonne partie du financement et aide au fonctionnement du réseau. En parallèle, le réseau s’est développé à l’international puisque plusieurs lycées français à l’Etranger sont à présent dotés de capteurs sismologiques (Lycées français de Quito, Istanbul, Port au Prince, Taiwan, etc.). Le réseau est également très bien implanté aux Antilles où le risque sismique est le plus élevé de France (seuls départements français classés 5 dans le zonage règlementaire). Actuellement, 65 stations sont en fonctionnement et enregistrent en continu et en temps réel les séismes proches et lointains.

Des données accessibles par tous en temps réel – des outils pour les interpréter

Actuellement, il est possible de récupérer en temps quasi réel sur Internet les données des stations du réseau. Cette fonctionnalité permet aux professeurs en cas de séisme
Tremblement de terre
Secousse tellurique">
Tremblement de terre
Secousse tellurique">
Tremblement de terre
Secousse tellurique">  de pouvoir travailler rapidement sur un sujet d’actualité qui, souvent, assure une motivation initiale des élèves.

L’ensemble des données des 65 stations est également quotidiennement récupéré par la cellule opérationnelle du Sismos à l’Ecole située dans le laboratoire de recherche Géoazur à Sophia Antipolis. Les données sont rangées dans une base de données qui permet à tous de récupérer les sismogrammes de toutes les stations en suivant des critères de choix (date, magnitude
Échelle de Richter">
Échelle de Richter">
Échelle de Richter"> , localisation, profondeur …) et assure ainsi un apprentissage intelligent de la recherche dans une base de données.

Pour pouvoir interpréter au mieux ces données numériques, plusieurs logiciels gratuits ont été développés en suivant les demandes des professeurs qui se fondaient principalement sur les possibilités d’activités en relation avec les programmes de l’enseignement secondaire. En particulier un logiciel d’interprétation de sismogramme (Seisgram2K) et un logiciel de cartographie interactive (Educarte) ont été développés spécifiquement en interaction avec les utilisateurs. Ces outils, et bien d’autres encore, sont téléchargeables gratuitement depuis le site web du réseau www.edusismo.org. Des ouvrages à destination des enseignants et des élèves (de différents niveaux) ont également été réalisés.

Ce site web est également un lieu d’échange pour les professeurs (et à terme pour les élèves) qui y déposent la description des travaux pratiques qu’ils proposent. Les réalisations diverses (maquettes, prototypes) produites lors des projets d’élèves y sont également décrites.

De plus une mallette pédagogique a été produite qui permet aux professeurs et aux référents scientifiques de disposer d’outils adaptés à leurs interventions.

Mallette pédagogique accompagnée du cahier d’activités (coupes, localisation par tracé des cercles, visualisation des balises GPS …)

Un lien fort entre éducation et recherche

Chaque établissement du réseau Sismos à l’Ecole a « son » scientifique attitré, appelé le « référent scientifique ». Celui-ci doit être disponible pour répondre aux interrogations des enseignants à propos d’une activité proposée en classe par exemple. Il sera également amené à intervenir directement auprès des élèves à la demande des enseignants. Cela a été le cas après le méga séisme
Tremblement de terre
Secousse tellurique">
Tremblement de terre
Secousse tellurique">
Tremblement de terre
Secousse tellurique">  du Japon de Mars 2011. Tous les capteurs du réseau ont enregistré les ondes sismiques de cet événement et de ses nombreuses répliques. Des travaux pratiques ont été rapidement organisés pour mesurer le temps de propagation des ondes dans le globe terrestre, localiser l’événement, expliquer la formation du tsunami, comprendre la magnitude
Échelle de Richter">
Échelle de Richter">
Échelle de Richter"> … Les référents scientifiques, sismologues impliqués dans le réseau, se sont déplacés plusieurs fois dans les établissements scolaires pour rencontrer les élèves et répondre à leurs questions. Les élèves impliqués dans le réseau sont également venus expliquer ce qu’ils connaissaient aux autres élèves mais aussi à leur famille et leur entourage. Le réseau Sismos à l’Ecole a su montrer, cette fois encore, son dynamisme lors de cet événement exceptionnel. C’est bien un outil unique qui permet d’une part la sensibilisation des jeunes générations et d’autre part la réalisation d’un travail scolaire concret qui permet de démystifier le travail, souvent perçu comme inaccessible, du « chercheur ».

Le réseau Sismos à l’Ecole français tient sa force de l’interaction entre enseignants et chercheurs. Il est donc tout naturel que les chercheurs utilisent aussi les données du réseau pour obtenir des résultats scientifiques. De plus en plus de stations en France et dans le monde servent maintenant aussi aux réseaux de surveillance sismique ou bien s’intègrent dans des projets scientifiques :

• Aux Antilles, les observatoires volcanologique et sismologique de Guadeloupe et de Martinique sont les partenaires scientifiques du projet Sismos à l’Ecole. Depuis novembre 2010, l’observatoire de Guadeloupe utilise les données du réseau Sismos à l’Ecole accessibles en temps réel sur un serveur seedlink dans sa routine quotidienne de localisation de la sismicité locale et régionale. Les données de Sismos à l’Ecole sont intégrées dans les logiciels de traitement sismique, automatique et manuel, avec l’ensemble des données sismologiques provenant des réseaux maintenus par l’observatoire de Martinique qui va très prochainement également intégrer les données des stations du réseau Sismos à l’Ecole dans sa routine quotidienne.
• En Equateur, la station QTOE située dans le lycée français de la Condamine à Quito est la seule station large bande installée dans la ville. Elle est donc régulièrement utilisée pour aider à la localisation des séismes proches. Récemment cette station a également été utilisée en complément du réseau accélérométrique de la ville pour effectuer la simulation des mouvements du sol qui seraient générés par un séisme
  Tremblement de terre
  Secousse tellurique">
  Tremblement de terre
  Secousse tellurique">
  Tremblement de terre
  Secousse tellurique">  de magnitude
  Échelle de Richter">
  Échelle de Richter">
  Échelle de Richter">  7.1 en utilisant une méthode de sommation de fonctions de Green empiriques.
• Dans le sud-est de la France, les polarités des ondes sont régulièrement utilisées pour préciser le calcul du mécanisme au foyer
  hypocentre">
  hypocentre">
  hypocentre"> .

Le futur des réseaux Seismo at school en Europe

Les réseaux de sismologie éducative se multiplient en Europe. L’Angleterre, l’Italie et la Suisse ont déjà leur propre réseau. D’autres pays comme l’Espagne, le Portugal ou la Turquie commencent à s’y intéresser. Nous sommes partenaires de ces pays dans un projet européen appelé NERAqui a pour but d’harmoniser les réseaux sismologiques et accélérométriques à l’échelle européenne. Ce projet permettra aux acteurs du Sismos à l’Ecole d’échanger avec des enseignants, chercheurs et élèves d’autres pays d’Europe et de s’enrichir de leurs pratiques. Il est également prévu de proposer aux élèves et à leurs professeurs de participer à de véritables projets de recherche à l’échelle européenne.

Remerciements

Ce réseau ne pourrait exister sans le dynamisme des professeurs de collège et de lycée qui le font vivre, l’implication des référents scientifiques qui l’accompagnent, les financements de Sciences à l’Ecole mais aussi de plusieurs collectivités locales (Conseil Régionaux, Conseils Généraux, Directions Régionales de l’Environnement de l’Aménagement et du Logement, rectorats …) qui nous font confiance depuis plusieurs années. Merci enfin au laboratoire Géoazur qui accueille la cellule opérationnelle du programme et aux nombreux chercheurs, ingénieurs et techniciens qui contribuent à son bon fonctionnement.