Nouvelle technique de prévision volcanique // New technique of volcanic prediction

Un groupe de chercheurs de l’Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) en France affirme être premier à pouvoir prévoir avec succès le comportement d’un volcan en utilisant l’assimilation de données, la même technique utilisée dans les prévisions météorologiques. L’assimilation de données est l’ensemble de techniques qui permettent de combiner un modèle et des observations ou données. D’un côté, le modèle est généralement représenté sous forme d’équations mathématiques ; c’est la phase de modélisation, d’un phénomène physique, biologique, chimique, ou autre, qui consiste à représenter ce phénomène à l’aide d’équations mathématiques. De l’autre, on a les données représentant une source d’information expérimentale ou observationnelle. Le but de la combinaison du modèle et des données est généralement de reconstituer l’état de l’écoulement d’un fluide géophysique, par exemple un océan, ou l’atmosphère.

Les résultats de l’étude de l’ISTerre ont été publiés dans la revue Frontiers in Earth Science.
L’objectif des scientifiques est de prévoir les éruptions des volcans actifs proches des zones habitées afin que les gens puissent évacuer rapidement et en toute sécurité. Selon un chercheur: « Viendra le jour où les prévisions volcaniques quotidiennes ou même horaires seront possibles, tout comme n’importe quel autre bulletin météo ».
Pour ce faire, l’équipe scientifique utilise des systèmes GPS et radar par satellite qui mesurent les mouvement du sol au cours de la phase d’inflation d’un volcan. En combinant ces données avec des équations mathématiques à l’aide de l’assimilation de données, les chercheurs savent qu’ils peuvent formuler des prévisions précises en temps réel.
Les outils analysent la surpression du magma, paramètre essentiel dans la prévision des éruptions volcaniques. De nombreux volcans sont situés au-dessus des chambres magmatiques. La roche fondue à l’intérieur de la chambre subit une forte pression, qui peut fracturer la roche de l’encaissant au fil du temps. Si le magma trouve son chemin vers la surface, cela aboutit à une éruption volcanique.
Au cours des tests de simulation, les chercheurs ont correctement prédit l’excès de pression conduisant à une éruption volcanique, ainsi que la forme de la chambre magmatique profonde. Selon les chercheurs, ces chambres se situent généralement à des kilomètres sous la surface de la Terre et il est pratiquement impossible de les étudier avec les méthodes existantes.
L’équipe scientifique a également commencé à tester sa méthode sur des volcans actifs, comme le Grímsvötn en Islande et l’Okmok en Alaska.
Les technologies satellitaires et les systèmes GPS ont déjà été utilisés mais les recherches ont porté sur la surveillance des volcans plutôt que sur la prévision des comportements futurs.
Source: CNN Tech.

NDLR : Avec tout le respect que j’ai pour la recherche scientifique, j’ai toujours émis des doutes sur l’utilisation de sciences exactes comme la modélisation, la simulation ou l’assimilation de données en volcanologie. Certes, elles aident à comprendre certains phénomènes. La modélisation de coulées pyroclastiques, par exemple, permet de comprendre leur déroulement. Pour le reste, on sait combien le comportement d’un volcan peut être imprévisible (Le Piton de la Fournaise en a été un bel exemple ces derniers mois !) et donc peu compatible avec des sciences exactes. Ainsi, les études du gonflement et du dégonflement du volcan de Yellowstone n’ont abouti à rien de vraiment satisfaisant au niveau de la prévision éruptive. S’agissant de la mise en oeuvre de l’étude, je ne comprends pas trop pourquoi les scientifiques ont choisi le Grimsvötn et l’Okmok qui ne font pas partie des volcans les plus actifs de la planète ; de plus, ils ne sont pas vraiment situés à proximité des zones habitées mentionnées dans l’article.

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A group of researchers from the Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) in France claims it is the first to successfully predict the behaviour of a volcano using data assimilation, the same technique used in weather forecasting. In data assimilation, one prepares the grid data as the best possible estimate of the true initial state of a considered system by merging various measurements irregularly distributed in space and time, with a prior knowledge of the state given by a numerical model. Because it may improve forecasting or modeling and increase physical understanding of considered systems, data assimilation now plays a very important role in studies of atmospheric and oceanic problems.

The results of the study have been published in the journal Frontiers in Earth Science.

The aim is to make eruptions of active volcanoes close to cities more predictable, so people can evacuate quickly and safely. Said a researcher: « We foresee a future when daily or even hourly volcanic forecasts will be possible, just like any other weather bulletin. »

The team’s method uses GPS and radar satellite systems that measure the movement of the ground as a volcano inflates. By integrating this data with mathematical equations using data assimilation, researchers say they can give accurate real-time predictions.

The tools analyze magma overpressure, a key way to predict volcanic eruptions. Many volcanoes are located on top of magma chambers. The chamber’s molten rock undergoes great pressure, which can fracture the rock around it over time. If the magma finds its way to the surface, it results in a volcanic eruption.

During simulation tests, the researchers correctly predicted the excess pressure that drove a volcanic eruption and the shape of the deepest underground magma chamber. According to the researchers, these chambers are usually miles below the Earth’s surface and almost impossible to study with existing methods.

The team also started testing its method on real volcanoes, such as the Grímsvötn Volcano in Iceland and the Okmok Volcano in Alaska.

Geoscientists have previously used satellite and GPS technologies, but their research focused on monitoring volcanoes rather than predicting future behaviour.

Source: CNN Tech.

Editor’s note: With all due respect to scientific research, I have always expressed doubts about the use of exact sciences such as modeling, simulation or data assimilation in volcanology. Certainly, they help to understand certain phenomena. The modeling of pyroclastic flows, for example, makes it possible to understand their progress. For the rest, we know how the behaviour of a volcano can be unpredictable (Piton de la Fournaise has been a good example in recent months!). Regarding the implementation of the study, I do not understand why scientists have chosen Grimsvötn and Okmok which are not among the most active volcanoes on the planet; moreover, they are not really located near the inhabited areas mentioned in the article.

Lac dans le cratère du Cône E, à l’intérieur de la caldeira de l’Okmok (Crédit photo: AVO).

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3 réflexions au sujet de « Nouvelle technique de prévision volcanique // New technique of volcanic prediction »

  1. Bonjour Claude,
    « Un model à suivre…de très près »
    S’il est bien normal et légitime qu’une équipe de chercheurs reste libre de crier victoire dans la parution d’un article relatant le fruit de ses travaux, une espèce de principe de précaution m’amène toutefois, moi également, à prendre cette réussite avec beaucoup de recul. Les moyens informatiques actuels permettent effectivement de modéliser un phénomène naturel en accumulant des données électroniques et de laisser l’outil les ordonner suivant une logique induite et mécanique. Le progrès se situe donc dans la compréhension du système qu’il ne faut absolument pas confondre avec la prévision de son évolution, qui elle nécessiterait un apport un peu plus neuronique qu’électronique. Si l’on explique en la décortiquant de la sorte une éruption volcanique, il n’est pas du tout certain que dans les mêmes conditions la suivante adopte exactement le même schéma. C’est en tout cas ce que l’on peut fréquemment observer quotidiennement lorsqu’on est attentifs aux vicissitudes de nos volcans préférés. Combien de fois avons-nous constaté les variations météorologiques réelles par rapport à leur prévisions modélisées pourtant globalement fiables. J’ai personnellement souvent constaté, dans un contexte météorologique de pluie attendue, alors même que le Pivert le confirmait par son cri de pré-pluie, qu’aucune goute d’eau ne tombait.
    Alors même que l’on ignore à quel degré de profondeur, le carbone, probablement originellement venu de l’espace aura pénétrer notre planète, on continue d’affirmer que les magmas silicatés sont imprégné de CO2 au point que celui-ci demeure, avec la vapeur d’eau l’un des constituant principal des gaz éruptifs. Ainsi, on admet systématiquement que ce gaz est « juvénile » et que le carbone a imprégné l’ensemble de la Terre noyau compris. C’est pourtant un élément très important qui fait différencier une éruption d’une autre en fonction probablement de la constitution des sous-sols traversés. La modélisation d’une éruption volcanique est effectivement très éloquente quant au fonctionnement du « moteur » gaz, mais ne répond pas à la question de fond : d’où provient le carbone du CO2. D’autant que l’on retrouve bien en décomposition chimique d’un magma quantité d’oxydes, principalement du dioxyde de silicium Si02, ou d’oxyde d’aluminium Al2O3, riches en oxygène, mais pour le carbone…pas grand-chose.
    En matière de science et de recherche scientifique, la « modélisation » n’est pour moi vraiment pas un model fondamental de vertu scientifique.
    Amitiés
    Pierre Chabat

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    1. Bonjour Pierre,
      Vos propos rejoignent ma pensée et la teneur de cette note. Il ne faut pas jeter la modélisation et la simulation à la poubelle. Elles peuvent permettre de comprendre certains événements volcaniques comme les coulées pyroclastiques qui ont une dynamique répondant à la physique. Elle peuvent aussi aider à prévoir la trajectoire d’une coulée de lave en fonction du relief. Par contre, comme en météorologie, il est hasardeux de s’en servir dans le domaine de la prévision. Comme vous le sites, chaque volcan en fait à sa tête et une éruption une année a peu de chance d’être identique à la précédente et à la suivante. Entrent en compte des paramètres que nous ne maîtrisons pas. La Nature a ses caprices, alors que les sciences exactes n’en ont pas.

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      1. Petite envolée,
        Même mon Pic vert, qui pourtant est vraiment très « pointu » et féru de météo, arrive à se planter et sombrer à pic dans l’erreur de prévision. Comme quoi il ne suffit pas d’être bête pour prévoir, encore faut-il être une « bête intelligente » !
        Très bonne journée
        Pierre Chabat

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