Mois : septembre 2016

Les éclairs volcaniques en laboratoire // Volcanic lightning in a lab

drapeau-francaisOn aperçoit souvent des éclairs dans les panaches de cendre au cours des éruptions volcaniques. Des photos spectaculaires montrant ce phénomène naturel ont même été mises en ligne. Les éclairs apparaissent lorsque des particules de cendre se frottent les unes contre les autres à des vitesses élevées.
Des volcanologues allemands de l’Université Ludwig Maximilian de Munich étudient ces éclairs volcaniques. Ils utilisent pour leurs expériences un simulateur de volcan, ou tube à choc, qui permet la décompression rapide d’un mélange de gaz (l’argon) et de particules. Il s’agit d’un tube séparé en deux parties par une membrane. D’un côté se trouve le tube moteur, à pression élevée, et de l’autre côté le tube de travail, à pression plus basse. Lorsqu’à l’instant t=0 le diaphragme est rompu, les pressions tendent à s’égaliser: une onde de compression se propage dans le tube de travail, tandis qu’une onde de détente remonte dans le tube moteur. S’agissant du tube à choc utilisé par les universitaires allemands, il possède une bouche de trois centimètres de diamètre et un réceptacle en métal sous pression qui propulse de la véritable cendre volcanique en provenance de divers volcans comme le Popocatépetl (Mexique) et l’Eyjafjallajökull (Islande).
Le  tube à choc reconstitue la pression que l’on rencontre dans les chambres magmatiques des volcans actifs en accélérant les particules de cendre à des vitesses suffisantes, de sorte que le frottement qui se produit lors de la collision leur permet de se charger.
En cliquant sur le lien suivant, vous verrez une vidéo de la manipulation dans laquelle le panache vire du blanc au noir. De minuscules éclairs commencent à apparaître dans la colonne de cendre volcanique. Le tube à choc génère ainsi des éclairs qui ont jusqu’à plusieurs dizaines de centimètres de longueur.
https://youtu.be/3QoiTcQcyTY

Vous trouverez également un descriptif détaillé de l’expérience à cette adresse :

http://mavoiescientifique.onisep.fr/les-eclairs-des-eruptions-volcaniques-reconstitues-au-laboratoire/

A partir d’une série d’expériences effectuées en 2013, les scientifiques allemands ont constaté que les petites particules de cendre créent un plus grand nombre d’éclairs. Récemment, l’équipe scientifique a étudié l’activité du Sakurajima (Japon) et constaté que la fréquence des éclairs varie également avec la quantité de cendre propulsée dans l’atmosphère lors de l’éruption.
Les chercheurs sont persuadés qu’ils pourront mieux comprendre les éruptions volcaniques en observant les éclairs volcaniques. En effet, ces derniers peuvent être mesurés à plusieurs kilomètres de distance et même dans des conditions de mauvaise visibilité. Ils peuvent également être utilisés pour estimer la masse totale et la répartition en fonction de leur taille des cendres présentes dans l’atmosphère. Au bout du compte, cela permettrait d’évaluer rapidement la distribution des particules de cendre dans l’atmosphère et, si nécessaire, d’alerter les autorités en charge du trafic aérien.
Source: Atlas Obscura.

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drapeau-anglaisFlashes of lightning can often be seen in the ash plumes during volcanic eruptions. Dramatic photos have even been posted, showing this dramatic natural phenomenon. Lightning appears when ash particles collide at high speeds.

German volcanologists from Ludwig Maximilian University in Munich study the lightning events that can occur in volcanic plumes. One of the tools they use is a lab volcano simulator, or shock tube, namely a three-centimetre-wide vent and a hot, pressurized metal tub that propels real volcanic ash obtained from various volcanoes, including the active Popocatépetl in Mexico and Eyjafjallajökull in Iceland.

The shock tube mimics the kind of pressure found in magma chambers of active volcanoes by accelerating the ash particles at high enough speeds so that the friction from collision allows them to become charged.

By clicking on the following link, you will see a video in which the plume turns from white to black. Tiny lightning bolts start to flicker and flash in slow-motion in the column of volcanic ash, the shock tube generating lightning up to tens of centimetres in length.

https://youtu.be/3QoiTcQcyTY

From a series of experiments in 2013, the scientists found that smaller particles of ash create a higher number of lightning bolts. Most recently, the team studied the activity at Mount Sakurajima this year and found that the frequency of flashes also varies with the amount of ash spewed into the atmosphere during the eruption.

The researchers believe they can understand more about volcanic eruptions by surveying and monitoring volcanic lighting. Indeed, the lightning is a parameter that can be measured from a distance of several kilometres away and under conditions of poor visibility. It can also be used as a proxy to estimate the total mass and the size distribution of the ash deposited in the atmosphere. Eventually, this would help to rapidly assess the distribution of ash particles in the atmosphere and if necessary alert the aviation authorities.

Source: Atlas Obscura.

Eclair

Orage volcanique sur le Rinjani (Indonédie en 1994).

[Crédit photo : Oliver Spalt / Wikipedia].

La colère du Klyuchevskoy (Kamchatka / Russie) // Klyuchevskoy’s wrath (Kamchatka / Russia)

drapeau-francaisLe Klyuchevskoy a connu un violent épisode éruptif le 6 septembre à 20h30 (TU) avec un panache de cendre qui est monté jusqu’à 11,2 km d’altitude. Le VAAC de Tokyo indique que le panache s’est déplacé vers le SE à une vitesse de 9,3 km/h. De son côté, le KVERT indique que l’éruption explosive et effusive du volcan continue. Les explosions génèrent des panaches de cendre qui montent jusqu’à 7-7,5 km d’altitude avant de s’étirer sur environ 74 km vers le SE.
Suite à cette recrudescence d’activité, la couleur de l’alerte aérienne est passée de l’Orange au Rouge.

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drapeau-anglaisKlyuchevskoy erupted at 20:30 UTC on September 6th, spewing an ash plume up to 11.2 km above sea level. The Tokyo VAAC indicates that the ash cloud was moving to the southeast at 9.3 km/h. KVERT said that explosive-effusive eruption of the volcano continues. Explosions send ash up to 7 – 7.5 km a.s.l. and the ash plume still extends about 74 km to the east-south-east from the volcano.
The observatory raised the Aviation Colour Code from Orange to Red.

Le lac de lave de l’Halema’uma’u (Hawaii) va-t-il déborder? //Will Halema’uma’u lava lake overflow?

drapeau-francaisLe lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u reste très actif et sa surface s’est élevée de manière spectaculaire ces derniers jours, en particulier pendant la journée de lundi. Mardi matin, la lave se trouvait à seulement 19 mètres sous le plancher du cratère principal. L’Observatoire a relevé un tilt de plus de 2 microradians depuis lundi matin. Il n’est donc pas impossible que l’on observe un épanchement de lave sur le plancher de l’Halema’uma’u dans les prochains jours.

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drapeau-anglaisThe lava lake within Halema’uma’u Crater remains active and its surface has risen significantly. The lake surface rose steadily through the course of Monday and has reached a depth of 19 metres below the main cratert floor. Inflationary tilt of more than 2 microradians has been recorded by summit tiltmeters since Monday morning. Thus, a lava over flow could be observed in the next few days on the floor of Halema’uma’u Crater.

Lichens et gaz volcaniques// Lichens and volcanic gases

drapeau francaisL’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a récemment publié un article intéressant sur le comportement des lichens dans les régions volcaniques et plus particulièrement sur la Grande Ile d’Hawaii. En lisant l’article, on apprend que les lichens sont des organismes qui savent s’adapter à la vie dans les environnements extrêmes. Ils peuvent survivre à la chaleur, au froid, à la sécheresse, ou à l’humidité. Ils peuvent se développer à même le sol, sur l’écorce des arbres, sur des roches, ainsi que sur le métal rouillé ou le plastique. Ils apparaissent souvent dans des habitats non occupés par les plantes à graines qui sont plus envahissantes.
Sur la Grande Ile d’Hawaii, les lichens colonisent souvent de jeunes coulées de lave, en particulier celles composées de lave a’a. Les lichens contribuent au développement du sol en fournissant des matières organiques et, quand ils ont la capacité de fixer l’azote, ils peuvent l’ajouter à l’environnement. Cela permet de préparer le terrain pour le développement des espèces végétales. Certains types de lichens rencontrés à Hawaii sont également les premiers à coloniser des régions volcaniques ailleurs dans le monde comme les Caraïbes, les Açores, La Réunion, les îles Canaries, et en Afrique.
Bien qu’ils soient capables de tolérer des conditions environnementales extrêmes, certains lichens sont très sensibles à la pollution de l’air. Les lichens peuvent retenir pendant des dizaines ou des centaines d’années les produits chimiques qu’ils absorbent à partir de l’air et de l’eau. Depuis le milieu du 19ème siècle, quand la révolution industrielle a largement contribué à la pollution de l’air, les observateurs ont noté la rareté des lichens dans les milieux urbains.
Toutes les espèces de lichens n’ont pas la même sensibilité à la pollution de l’air, de sorte que la présence ou l’absence de certains lichens dans une zone peut être utilisée pour cartographier les concentrations de polluants. De nombreuses études à travers le monde ont utilisé les lichens pour évaluer la qualité de l’air.
Les lichens sont particulièrement sensibles au dioxyde de soufre (SO2), un polluant produit par les centrales fonctionnant au charbon et au pétrole, les processus industriels, les automobiles et les volcans, tels que ceux d’Hawaii. Le SO2 dissous dans l’eau devient de l’acide qui est facilement absorbé par les lichens et nuit à leur capacité de photosynthèse. Sans le sucre qui est produit par la photosynthèse et qui contribue à la vie du lichen, l’organisme ne pourrait pas prospérer et finir par mourir. Pour certaines espèces de lichens, le SO2 inhibe également la capacité à se reproduire.
Lorsque l’éruption sommitale du Kilauea a débuté en 2008 dans le cratère de l’Halema’uma’u, d’énormes quantités de SO2 ont été émises par le volcan et les lichens de la région ont beaucoup souffert. On est en droit de penser que la baisse significative des émissions de SO2 mesurées depuis 2008 pourrait se traduire par une reprise partielle de ces lichens. Les lichens peuvent aussi accumuler des éléments présents en faible quantité dans les émissions volcaniques. Des études effectuées sur le Kilauea, ainsi que sur l’Etna et Vulcano en Italie, montrent que dans les zones sous le vent lourdement impactées par les panaches volcaniques, les lichens contiennent une concentration plus élevée de polluants volcaniques tels que le fluor, le brome et des métaux tels que le cuivre, le plomb, le zinc, l’or, le mercure et l’antimoine.
Les zones riches en végétaux peuvent intercepter le SO2 et « nettoyer » l’air, ce qui génère un microclimat plus adapté aux lichens. Certains habitants d’Hawaï ont remarqué qu’ils étaient moins gênés par la pollution volcanique, ou vog, dans les zones fortement boisées que dans les zones voisines qui sont dépourvues de végétation.

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drapeau anglaisThe Hawaiian Volcanoes Observatory recently released an interesting article about the behaviour of lichens on volcanoes. We learn that lichens are tough organisms adapted to life in extreme environments. They can survive heat, cold, drought, or an abundance of rain. They live on bare soil, tree bark, woody debris, and rocks, as well as on rusty metal and plastic.

On Hawaii Island, lichens are important colonists of young lava flows, particularly aa lava. Lichens contribute to the accumulation of soil by supplying organic matter, and nitrogen-fixing lichens may add nitrogen to the environment. This helps set the stage for future development of plant communities. Certain types of lichens found in Hawaii are also important pioneers of young volcanic landscapes in other parts of the world, including the Caribbean, the Azores, La Reunion Island, the Canary Islands, and Africa.

Although able to tolerate environmental extremes, some lichens are quite sensitive to air pollution. Lichens retain the chemicals they absorb from air and water over periods of tens to hundreds of years. Since the mid-19th century, when the industrial revolution began producing increased levels of air pollution, observers have noted the scarcity of lichens growing in urban settings.

Lichen species differ in their sensitivity to air pollution, and the presence or absence of different lichens in an area has been used to map concentrations of pollutants. Hundreds of studies around the world have used lichens to assess air quality.

Lichens are particularly sensitive to sulphur dioxide (SO2), a pollutant produced by coal- and oil-burning power plants, industrial processes, automobiles, and volcanoes, such as those here in Hawaii. SO2 dissolved in water is acidic, is readily absorbed by lichens, and damages their ability to photosynthesize. Without the sugar which is produced through photosynthesis and which fuels the lichen’s life, the organism will fail to thrive and may eventually die. For some species, SO2 also inhibits the ability of lichens to reproduce.

When the summit eruption of Kilauea began in 2008 within Halema’uma’u Crater, huge amounts of SO2 were released, and lichens in the area suffered. One might expect that the significant decline in emissions measured since 2008 could be reflected in a partial recovery of these lichens. Lichens can also accumulate trace elements present in volcanic emissions. Studies at Kilauea, as well as at Mount Etna and Vulcano in Italy, show that in downwind areas heavily impacted by volcanic plumes, lichens contain a higher concentration of volcanic pollutants. These include fluoride, bromide, and metals, such as copper, lead, zinc, gold, mercury and antimony.

Heavily vegetated areas can intercept SO2, effectively “scrubbing” the air to provide a microclimate that is more hospitable to lichens. Some Hawaii residents have noted that they are less irritated by volcanic pollution, or vog, in heavily forested areas than in adjacent exposed areas.

Lichens 01

Lichens en Islande

Lichens 02

Photos: C. Grandpey