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Modéliser l’audibilité des sirènes pour optimiser la couverture du signal d’alerte en cas de tsunami

Le 20-05-2022 | Par Matthieu Péroche & Pierre Aumond & Jonathan Siliezar | 1909 vues | Recommander cet article | Ajouter aux favoris |
Modéliser l’audibilité des sirènes pour optimiser la couverture du signal d’alerte en cas de tsunami
Figure 3 - Extraits de cartes du niveau sonore modélisé (en dB(A)) calculé selon la dernière version de NoiseModeling (b)

Les sirènes de sécurité civile constituent un vecteur d’alerte indispensable notamment face aux risques à cinétique rapide, comme les tsunamis. Pourtant, la densification du réseau des sirènes est encore parfois réalisée sur la base de contraintes techniques plutôt que dans un souci d’optimisation spatiale de leur couverture. Un outil de modélisation libre et open source est testé pour répondre à ce besoin.

Le littoral français, particulièrement en outre-mer, est soumis au risque tsunami. Ce phénomène à la puissance dévastatrice se caractérise par des délais de détection de l’ordre de quelques minutes, des temps d’arrivée très courts pour certains scénarios (moins de vingt minutes) et des effets à la côte quasi imprévisibles. Face à ce risque, la seule mesure de sauvegarde consiste en une évacuation à pieds des enjeux exposés vers des sites refuges à l’intérieur des terres et/ou en hauteur (Figure 1). La diffusion efficace d’un signal d’alerte associé à des consignes de mise en sécurité à destination des populations menacées est un enjeu majeur pour ordonner ce processus complexe.


Figure 1 - Évacuation d’un établissement scolaire au cours de l’exercice international CaribeWave 2015 © commune du Robert, Martinique
Courant 2022, le SAIP s’enrichit progressivement d’un nouveau canal permettant aux autorités de diffuser des consignes circonstanciées aux populations exposées au moyen de la téléphonie mobile

Courant 2022, le Système d’alerte et d’information à la population (SAIP) s’enrichit progressivement d’un nouveau canal. Il s'agit d’une plateforme permettant aux autorités de diffuser des consignes circonstanciées aux populations exposées au moyen de la téléphonie mobile (technologie de diffusion cellulaire ‒ Cell-broadcast en anglais ‒ et de SMS géolocalisés). Cette technologie est déjà utilisée dans de nombreux pays notamment en cas d’alerte tsunami. C'est un complément indispensable au seul signal sonore diffusé par les sirènes dont on ne peut interpréter la signification sans autre information supplémentaire. Néanmoins, déclenchées à temps, les sirènes de sécurité civile restent un vecteur centralisé, redondant et efficace pour avertir la population d’une menace imminente et de la nécessité de s’informer (Figure 2). Seulement, en France, la modernisation des réseaux des sirènes suit une logique héritée du passé (ex-Réseau national d’alerte, grands sites industriels, etc.) et sa densification vise à couvrir des bassins de risque identifiés en 2010. En métropole, leur emplacement n’est pas forcement adapté pour répondre aux risques littoraux. La récente prise en compte du risque tsunami dans le domaine de la sécurité civile interroge donc la capacité des acteurs de gestion de crise à alerter de manière pertinente face à cet aléa au moyen des sirènes.

Déclenchées à temps, les sirènes de sécurité civile restent un vecteur centralisé, redondant et efficace pour avertir la population d’une menace imminente

Quelle couverture spatiale du signal sonore ?

Les autorités en mesure de déclencher les sirènes du SAIP, depuis le niveau départemental jusqu'au niveau national ne disposent pas d’une connaissance précise de la couverture spatiale théorique du signal sonore. Ce zonage est cartographié par des cercles concentriques autour des sirènes dont les distances représenteraient des valeurs seuils théoriques généralement autour de 800 m, 1 600 m et 2 400 m pour les distances maximales (Figure 3). Cette cartographie ne restitue pas la complexité de la propagation du son. À notre connaissance, les modélisations acoustiques de la portée des sirènes sont généralement circonscrites aux sites industriels. Elles y sont réalisées par des sociétés privées pour l’installation des équipements d’alerte dans le cadre de leur dispositif de secours (Plan d’opération interne et Plan particulier d’intervention). Lorsque des communes disposent d’une sirène, c’est la connaissance empirique du terrain qui permet aux acteurs locaux de définir les zones couvertes ou non par le signal. Il n’est pas possible aujourd’hui d’évaluer précisément l’« alertabilité » théorique de la population au moyen des sirènes en France.

Méthodologie : Un outil open-source, des algorithmes de propagation sonore, des observateurs

Figure 2 - Sirène électromécanique raccordée au SAIP – commune de Saint-Martin-de-Londres (34) © M. Péroche (2021)

Depuis 2010, des membres de l’Unité mixte de recherche en acoustique environnementale (UMRAE, université Gustave Eiffel) et Lab-STICC (CNRS) sont les principaux contributeurs d’un outil gratuit et open-source de modélisation du bruit environnemental nommé NoiseModelling. Cet outil a été créé pour répondre à la directive européenne 2002/49/CE en matière de cartographie de l’exposition des villes aux bruits environnementaux liés au trafic routier et ferroviaire. Au-delà des algorithmes spécifiques à la modélisation des sources sonores en mouvement (voiture, deux roues, camion et train), cet outil intègre aussi un algorithme de propagation sonore pour des sources ponctuelles. La collaboration entre les différentes équipes des universités Paul-Valéry Montpellier 3 (EA LAGAM), d’Avignon (UMR ESPACE) et Gustave Eiffel (UMRAE) ont permis d’adapter cette chaîne de traitement au cas particulier des sirènes du SAIP avec pour objectif de proposer une cartographie de la portée limite d’audibilité en extérieur prenant en compte les conditions locales d’occupation du sol, de topographie et météorologiques. Ce travail est initié dans le cadre de différents projet de recherche portés par le LAGAM pour le bassin méditerranée français (projet TASOMA - https://arcg.is/0ifqmH), à Mayotte (projet EVACTSU - https://arcg.is/1be4iC0) et aux Antilles Françaises (projet EXPLOIT - https://exploit.univ-montp3.fr).

Une cartographie de la portée limite d’audibilité en extérieur prenant en compte les conditions locales d’occupation du sol, de topographie et météorologiques.
 

Après une étude des différentes caractéristiques acoustiques des sirènes déployées dans le cadre du SAIP, la démarche scientifique s’est déroulée en trois phases. Dans la première, il s’agissait d’évaluer au moyen de mesures sur le terrain la portée théorique de plusieurs sirènes dans différentes configurations. Des étudiants du master Gestion des catastrophes et des risques naturels (GCRN) de l’université Paul-Valéry Montpellier 3 ont été déployés à des distances variables à 360° autour de sirènes isolées à proximité de Montpellier les premiers mercredis du mois au cours de l'année 2019 et 2021. Cette opération a été conduite à plusieurs reprises par dix à vingt-cinq observateurs afin de tenir compte des conditions météorologiques variables et des bruits ambiants. Les observateurs effectuaient simultanément des mesures acoustiques, mais aussi perceptives en répondant à un questionnaire sur l’audibilité du signal sonore. Dans la seconde phase, le modèle de propagation sonore pour des sources sonores ponctuelles dans NoiseModeling (CNOSSOS-EU) a été optimisé et une analyse de sensibilité du modèle à ses paramètres d’entrées a été menée. Dans la troisième phase, au moyen d’analyses statistiques des différentes simulations, nous avons confronté les résultats par rapport aux mesures acoustiques et perceptives.

Un zonage de l’audibilité des sirènes

Figure 3 - Extraits de cartes du niveau sonore modélisé (en dB(A)) calculé selon la dernière version de NoiseModeling (b)

NoiseModeling a permis de cartographier un niveau sonore théorique pour plusieurs sirènes en tenant compte du relief, des bâtiments, du type d’occupation du sol, des conditions atmosphériques et des caractéristiques acoustiques des sirènes (Figure 3). Bien que ces simulations soient en dehors des limites théoriques du modèle (800 m de propagation), les coefficients de corrélation calculés par rapport aux mesures acoustiques ou perceptives (audibilité de la sirène sur une échelle de « pas audible » à « très fortement audible ») sont élevés et significatifs (rpearson⊆ [0.27,0.62]). L’usage d’un modèle de propagation acoustique est d’autant plus pertinent lorsque l’on confronte les résultats à ceux d’un calcul où seule la distance est prise en compte (rpearson⊆ [0.39,0.7]). L’usage de ce type de modèle est d’autant plus utile lorsque nous sommes en présence d’une zone à fort relief, ou urbanisé (avec un fort bâti).

Le travail de modélisation en cours porte sur l’ensemble des sirènes des communes littorales méditerranéennes françaises ainsi qu’à Mayotte.

Ces résultats offrent un zonage de l’audibilité théorique des sirènes plus précis et plus fiable que celui supposé au moyen de valeurs de distances forfaitaires. Le travail de modélisation en cours porte sur l’ensemble des sirènes des communes littorales méditerranéennes françaises ainsi qu’à Mayotte. Les objectifs sont de :

- spatialiser la portée théorique d’audibilité des sirènes du SAIP situées à moins de 4 km du trait de côte ;

- proposer plusieurs scénarios d’audibilité en fonction de différents facteurs météorologiques ;

- cartographier les territoires non couverts par les sirènes et confronter ce zonage à des scénarios de fréquentation humaine (été / hiver ; jour / nuit ; week-end / semaine ; etc.) ;

- proposer des sites d’implantation de nouvelles sirènes ou des vecteurs d’alerte complémentaire pour garantir une meilleure couverture des signaux sonores.

Ces résultats offrent un zonage de l’audibilité théorique des sirènes plus précis et plus fiable que celui supposé au moyen de valeurs de distances forfaitaires.

Les résultats complets de ces travaux de recherche sont en cours de publication scientifique. Les efforts se concentrent actuellement sur la prise en compte par le modèle des conditions météorologiques (humidité, température, gradients verticaux de vent et de température) afin de proposer plusieurs scénarios d’altérabilité théorique. La difficulté est de multiplier les mesures sur le terrain pour permettre la validation des résultats de modélisation. Dans une démarche de science participative, nous testons actuellement des questionnaires rédigés à l’attention des populations afin de récolter des témoignages à grande échelle à la suite des essais de sirènes réalisés tous les premiers mercredis du mois.

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre de plusieurs projets scientifiques à visée de recherches-actions conduites en partenariat avec des acteurs locaux. Les résultats viennent appuyer des démarches locales déjà engagées par certaines municipalités ou par l’État comme à Mayotte pour densifier le nombre de sirènes sur les littoraux. Ils permettent également de réfléchir à des solutions d’équipement complémentaires moins contraignantes à déployer que les sirènes électromécaniques.

/// Cet article Web est un complément de la revue Risques Infos, dont le 1er N° hors-série est consacré à l'Alerte des populations, avec un zoom sur le futur dispositif national d'alerte multi-canal FR-Alert

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