Mois : juillet 2018

L’éruption du Kilauea influe-t-elle sur la météo ? // Does the Kilauea eruption influence weather patterns ?

On sait depuis longtemps que les éruptions volcaniques peuvent avoir une influence sur le climat de la planète. Par exemple, 1816, mieux connue sous le nom de «Année sans été», a connu une modification des modèles climatiques dans l’hémisphère nord suite à l’éruption majeure du Tambora (Indonésie) un an plus tôt.
Cependant, on connaît moins les changements subis par les conditions météorologiques dans des secteurs bien définis suite à une augmentation de l’activité volcanique à proximité. Depuis le 3 mai 2018, l’éruption du Kilauea a déversé d’énormes volumes de lave dans le district de Puna. Dans le même temps, on a remarqué que des trombes d’eau se sont abattues sur la Grande Ile d’Hawaii autour de la zone d’activité éruptive. Depuis le début du mois de juillet, pas moins de trois séquences de très fortes précipitations ont été enregistrées dans cette région.
Les précipitations estimées par radar et confirmées par les données sur deux sites de relevés météorologiques proches, tendent à confirmer que des pluies torrentielles ont effectivement eu lieu. Ces deux sites ont reçu des hauteurs de précipitations considérables puisqu’elles ont atteint entre 62 et 75 centimètres au cours des 10 premiers jours du mois de juillet. À deux reprises au moins, les services météorologiques ont diffusé des bulletins d’alerte mettant en garde contre des précipitations abondantes en se référant aux fortes pluies qui stationnaient sur ou près de la bouche éruptive.
En 2010, des dendrochronologues de l’Université de Columbia ont montré, grâce à l’étude des cernes des troncs d’arbres, que de grandes éruptions du passé ont modifié les régimes de précipitations à travers l’Asie. Ces chercheurs ont indiqué que la météo avait été très sèche en Asie centrale pendant l’activité volcanique tandis que davantage de précipitations étaient observées dans le sud-est au cours de la même période.
Les climatologues pensent que nous avons trop tendance à considérer la terre ferme et l’atmosphère comme deux entités différentes alors que tout ce qui existe sur notre planète est interconnecté. De nombreux éléments susceptibles d’ensemencer les nuages ​​et de créer les conditions d’une pluie abondante sont présents. Ce sont la chaleur, la vapeur d’eau et éventuellement du verre volcanique et des particules de cendre. A Hawaii, ces ingrédients sont présents car la lave contient de la vapeur d’eau et des gaz dissous comme le dioxyde de soufre et le dioxyde de carbone qui peuvent être produits par une bouche volcanique.
On ne sait pas si l’activité volcanique au niveau d’une bouche éruptive peut augmenter les précipitations dans la région. Cependant, on sait que les sources de chaleur non météorologiques telles que les feux de forêt et les éruptions volcaniques peuvent favoriser la formation de nuages ​​cumuliformes connus sous le nom de pyrocumulus ou pyrocumulonimbus.
Cependant, tous les scientifiques ne sont pas d’accord avec l’approche selon laquelle les éruptions volcaniques favoriseraient la formation de nuages et donc de précipitations abondantes. Certains affirment que la géographie locale d’Hawaï joue un rôle prépondérant, même si la contribution des gaz volcaniques à l’augmentation des précipitations ne saurait être négligée. Afin de déterminer s’il existe une corrélation directe entre l’activité éruptive et l’augmentation des précipitations, il faudrait évaluer les régimes de précipitations régionaux et les sources d’eau locales.
Il convient de noter que le côté nord du Kilauea est recouvert d’une forêt tropicale tandis que le côté sud est désertique avec des précipitations très localisées.
Dans une étude publiée dans le Journal of Geophysical Research en 2013, des chercheurs de l’Université de Columbia ont indiqué que de grandes éruptions volcaniques peuvent aussi entraîner une réduction des précipitations dans de nombreuses régions, tandis que d’autres secteurs restent plus humides. D’autres chercheurs sont arrivés à des conclusions similaires, avec une tendance globalement plus sèche suite à l’activité volcanique.
Source: National Weather Service.

Le site Accuweather nous rappelle que certaines régions de l’est d’Hawaï sont réputées pour les fortes pluies et reçoivent généralement entre 3 000 et 7 000 mm de précipitations par an (voir la carte ci-dessous).

Il est bon de rappeler la différence entre les mots ‘climat’  et ‘météo’. On parle de climat lorsque sont considérés une série d’événements météorologiques sur une longue période. Il n’y a pas de durée précise, mais les climatologues évoquent souvent une période d’au moins 30 ans qui leur permet d’établir une moyenne significative. La dernière période de référence est la période 1981-2010. De son côté, la météorologie correspond à l’observation des conditions météo en un lieu donné et à un instant précis. Elle se définit par quelques valeurs instantanées et locales de température, de précipitations, de pression, d’ensoleillement, etc.

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It has long been known that volcanic eruptions can alter global climate patterns. For instance, 1816, better known as the « Year Without a Summer, » confirmed this situation when global climate patterns were altered in the Northern Hemisphere following the explosive eruption of Indonesian volcano Mount Tambora one year earlier.

However, less has been documented on the impacts of localized weather patterns following an increase in nearby activity. Since May 3rd, 2018, the eruption of Kilauea Volcano poured huge volumes of lava in the Puna district. Meantime, torrential downpours also struck Hawaii Big Island around the area of activity. Since the start of July, no fewer than three separate instances of very heavy rainfall have happened over this area of southeastern Hawaii.

Radar estimated rainfall, backed by actual rainfall data from two nearby weather observers, strongly tend to confirm that, indeed, torrential rainstorms have taken place. These two sites have received rainfall of at least 62-75 centimetres within the first 10 days of the month. On at least two occasions, the local National Weather Service issued statements warning of high rainfall rates, owing to stationary heavy rain returns centered over or near the eruptive vent.

In 2010, dendrochronologists at Columbia University showed that large eruptions in the past altered rainfall patterns throughout Asia through their analysis of tree rings. The team’s research indicated much drier weather in central Asia during volcanic activity, while more rain tended to fall in southeastern Asia during the same period.

Climatologists say that we might think of the study of the solid earth and the atmosphere as two different things, but really everything in the system is interconnected and many of the ingredients for seeding clouds and creating the conditions for heavy rain are present during volcanic venting. The ingredients needed include heat, additional water vapour and potentially volcanic glass or ash particles. The lava contains water vapour and dissolved gases like sulfur dioxide and carbon dioxide as prime examples of being released by the volcanic vent in Hawaii.

It remains unknown whether volcanic venting may be increasing rainfall in the region. However, non-meteorological heat sources, such as forest fires, can create clouds. Towering cumuliform clouds triggered by a non-meteorological heat source, such as wildfires and volcanic eruptions, are known as pyrocumulus or pyrocumulonimbus.

Howevern alla scientists do not agree with this approach. Some say that Hawaii’s local geography plays the primary role, even if the possibility that volcanic gases could contribute to the ingredients needed to create storm systems should not be left aside. In order to determine if there is any direct correlation between the volcanic venting and increased precipitation, regional rainfall patterns and local water sources would need to be assessed.

It should be noted that the north side of Kilauea is a rain forest while the south side is desert, stating that rainfall in the area is very localized.

In a study published in the Journal of Geophysical Research in 2013, researchers indicated that large volcanic eruptions can actually lead to reduced rainfall in a wide range of areas, while some trended wetter. Columbia University researchers came to similar conclusions, seeing an overall drier trend in most areas following volcanic activity.

Source : National Weather Service.

The website Accuweather reminds us that parts of eastern Hawaii are famous for heavy rain and usually receive between 3,000-7,000 mm of precipitations per year (see map below).

It is useful to remember the difference between the words ‘climate’ and ‘weather’. We talk about ‘climate’ when we consider a series of meteorological events over a long period. There is no precise duration, but climatologists often mention a period of at least 30 years that allows them to establish a significant average. The last reference period is 1981-2010.
For its part, ‘meteorology’ is the observation of weather conditions in a given place and at a specific time. It is defined by some instantaneous and local values of temperature, precipitation, pressure, sunshine, etc.

Bilan hydrologique de la Grande Ile (Source : Accuweather)

Les volumineux panaches de vapeur d’eau et de gaz volcaniques provoquent-ils un excès de précipitations dans la région de l’éruption? (Crédit photo : USGS / HVO)

Le soufre du Kilauea (Hawaii) // The sulfur of Kilauea Volcano (Hawaii)

Le soufre est un élément chimique très répandu sur les volcans actifs où on peut le trouver sous différentes formes.
Pour de nombreux Hawaiiens, le premier contact avec les éruptions du Kilauea se fait par le « vog », raccourci pour « volcanic fog », autrement dit « brouillard volcanique », un mélange de dioxyde de soufre et de particules de sulfates. Cependant, sur le Kilauea, le soufre ne se limite pas aux composants du « vog ».

Le dioxyde de soufre (SO2) et le «vog»: Le «vog» affecte les îles hawaïennes depuis la nuit des temps, depuis que les masses des îles ont percé la surface de l’océan, ce qui a permis aux gaz volcaniques de se répandre directement dans l’atmosphère. Lorsque le magma monte vers la surface, la diminution de la pression sur la roche fondue entraîne la dissolution de soufre et d’autres éléments volatils qui vont former divers gaz. Lorsque le magma atteint une faible profondeur, le soufre dissous forme principalement du SO2. Une fois émis dans l’air, le SO2 réagit avec l’oxygène, l’humidité atmosphérique, la lumière du soleil et d’autres gaz et particules pour créer le «vog» qui est emporté par les alizés.

Le dioxyde de soufre (SO2) et l’éruption: Avec l’éruption dans la Lower East Rift Zone (LERZ) et l’affaissement du sommet du Kilauea, les émissions de SO2 ont considérablement augmenté. Leurs niveaux sont maintenant trois à sept fois plus élevés qu’avant le début de l’éruption en cours. La plus grande partie du SO2 émis sur la LERZ est émise lorsque la lave sort des fractures actives, bien qu’une partie du SO2 soit également émise par les coulées de lave et l’entrée de cette dernière dans l’océan.
Les fortes émissions de gaz dans la LERZ, principalement au niveau de la Fracture n° 8, ont entraîné une augmentation du «vog» et une mauvaise qualité de l’air en aval des bouches actives. Lorsque soufflent les alizés, le ‘vog’ est envoyé vers le sud et l’ouest, d’abord à travers le district de Puna, puis vers le district de Ka’u et le long de la côte de Kona, avant d’être emporté vers le large. Sous certaines conditions de vent, le ‘vog’ peut atteindre le sommet du Mauna Kea et traverser l’Océan Pacifique jusqu’à Guam, à environ 6 500 kilomètres du Kilauea.

Le sulfure d’hydrogène (H2S): Lorsque SO2 provenant du magma peu profond interagit avec les eaux souterraines, le SO2 se dissout et peut être réémis sous forme de sulfure d’hydrogène (H2S). Ce processus produit l’odeur d’œuf pourri observée sur les sites hydrothermaux tels que les Sulfur Banks dans le Parc National des Volcans. Le nez de l’Homme est très sensible au H2S, et la plupart des gens détectent son odeur d’œuf pourri à des concentrations dix mille fois plus faibles que les niveaux considérés comme dangereux pour la santé.

Le soufre natif: Le soufre est également stable sous sa forme élémentaire, connue sous le nom de «soufre natif». Cette forme de soufre présente une structure cristalline de couleur jaune. Sur le Kilauea, on trouve du soufre natif auprès des fumerolles volcaniques, telles que les Sulfur Banks, où sont émis aussi bien du SO2 et que du H2S.
Le soufre natif, formé à partir d’une réaction chimique (SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O), n’est stable à l’état solide qu’à des températures relativement basses en milieu volcanique et inférieures à 115° C. Au-dessus de cette température, le soufre fond, formant un liquide de couleur orange vif. Un bon endroit pour observer ce liquide orange est le cratère du volcan Kawah Ijen sur l’île de Java en Indonésie. À l’intérieur du cratère, le soufre natif est extrait dans des conditions très difficiles et malsaines. À des températures plus élevées (près de 200° C), le soufre fondu prend des nuances de rouge très spectaculaires. Si la température approche les 450° C et que l’oxygène atmosphérique est présent, le soufre natif brûle et forme du dioxyde de soufre (S + O2 = SO2).
Source: HVO.

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Sulfur is a widespread chemical element on active volcanoes where it can be found in different forms.

For many Hawaii residents, interaction with Kilauea Volcano’s eruptions is through “vog” short for “volcanic fog” a hazy mixture of sulfur dioxide gas and sulfate particles. However, sulfur on Kilauea is not limited to vog components.

Sulfur is an exceptional element in that its atoms have a range of electron configurations (commonly referred to as oxidation states). This results in spectacularly diverse forms of sulfur, many of which are found on Kilauea, some of which are described here below.

Sulfur dioxide (SO2) and ‘vog’: ‘Vog’ has impacted the Hawaiian Islands ever since island landmasses rose above the ocean’s surface, which allowed volcanic gases to be released directly into the atmosphere. As magma rises toward the surface, decreasing pressure on the molten rock causes dissolved sulfur and other volatile elements to form various gases. When magma reaches shallow depths, dissolved sulfur primarily forms SO2 gas. Once emitted into the air, SO2 reacts with oxygen, atmospheric moisture, sunlight, and other gases and particles to create the ‘vog’ that is blown by thr trade winds.

Sulfur dioxide (SO2) and the eruption: With Kilauea’s ongoing eruption in the Lower East Rift Zone (LERZ) and continued summit subsidence, SO2 emissions from the volcano have increased substantially. Their levels are now three to seven times higher than before the current activity began. Most of the SO2 released on the LERZ is produced as lava is erupted from the active fissures, although some SO2 is also emitted from the lava flows and ocean entry.

High gas emissions from the LERZ, primarily Fissure 8, have resulted in increased ‘vog’ and poor air quality downwind of the active vents. During typical trade winds, ‘vog’ is carried south and west across the Puna District, then on toward Ka’u and along the Kona coast, before being blown farther offshore. During certain wind conditions, ‘vog’ has reached the summit of Mauna Kea and stretched across the Pacific as far away as Guam, about 6,500 kilometres from Kilauea.

Hydrogen sulfide (H2S): When SO2 gas from shallow magma interacts with groundwater, the SO2 dissolves and can be re-emitted as hydrogen sulfide gas (H2S). This process produces the rotten egg scent noted at hydrothermal features such as Sulphur Banks in Hawai‘i Volcanoes National Park. Human noses are highly sensitive to H2S, and most people can detect its rotten egg smell at concentrations about ten thousand times lower than levels considered to be hazardous to health.

Native Sulfur: Sulfur is also stable in its elemental form, known as “native sulfur.” This form of sulfur is a yellow crystalline solid. At Kīlauea, native sulfur is found at volcanic fumaroles, such as Sulphur Banks, where both SO2 and H2S gases are emitted.

Native sulfur, formed from a chemical reaction (SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O), is stable in solid form only at relatively low volcanic temperatures of less than 115°C. Above this temperature, sulfur melts, forming a vivid orange liquid. A typical place to observe this orange liquid is the crater of Kawah Ijen Volcano on the island of Java in Indonesia. Inside the crater, native sulfur is extracted in very difficult and unhealthy conditions. At hotter temperatures (near 200°C), molten sulfur turns dramatic shades of red. If temperatures approach 450° C and atmospheric oxygen is present, native sulfur burns, forming sulfur dioxide (S + O2 = SO2).

Source: HVO.

Naissance du « vog » dans le cratère de l’Halema’uma’u

Soufre des Sulfur Banks dans le Parc National des Volcans d’Hawaii

Concrétion de soufre sur l’île de Vulcano (Sicile)

Draperie de soufre sur le Kawah Ijen (Indonésie)

Photos: C. Grandpey

Wai-O-Tapu (Nouvelle Zélande/ New Zealand)

Wai-O-Tapu ( « eaux sacrées » en langue maori) est un site géothermal situé à 27 kilomètres au sud de Rotorua en Nouvelle-Zélande. La région possède de nombreuses sources chaudes réputées pour leurs belles couleurs, comme Champagne Pool. Le site couvre une superficie de 18 kilomètres carrés.
Selon le site Internet The Watchers et le New Zealand Herald, une éruption de vapeur et de boue a été observée il y a quelques jours à Wai-O-Tapu. L’événement a duré une quarantaine de secondes et a été filmé par le chauffeur d’une navette qui relie Rotorua aux sites locaux. Les volcanologues du GNS expliquent que de telles éruptions à Wai-O-Tapu sont rares mais pas exceptionnelles. Il est parfois fait état d’arbres couverts de boue.
Wai-O-Tapu est un site touristique populaire très fréquenté. Il est conseillé aux visiteurs d’être prudents lorsqu’ils s’approchent des phénomènes géothermaux. Voici quelques photos que j’ai prises lors d’une visite en février 2009.

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Wai-O-Tapu (Maori for « sacred waters ») is a geothermal site 27 kilometres south of Rotorua in New Zealand. The area has many hot springs noted for their colourful appearance, like Champagne Pool. It covers 18 square kilometres.

According to the website The Watchers and the New Zealand Herald, a steam and mud eruption was observed a few days ago at Wai-O-Tapu. The event lasted about 40 seconds and was recorded by the driver of a shuttle from Rotorua to local sites. GNS volcanologists explain that such eruptions at Wai-O-Tapu are uncommon but not exceptional. Occasionally, there are reports of trees covered in mud.

Wai-O-Tapu is a popular tourist site. Visitors are advised to be cautious when approaching. Here are a few photos I took during a visit in February 2009.

Photos: C. Grandpey

Eruption du Kilauea: Un avenir imprévisible // Kilauea eruption: An unpredictable future

L’éruption du Kilauea se poursuit de manière stable à partir de la Fracture n° 8 et les explosions accompagnées d’effondrements secouent toujours le cratère de l’Halema’uma’u. Dans un rapport que l’Observatoire des Volcan d’Hawaii (HVO) a récemment remis à la Protection Civile, les volcanologues expliquent que l’éruption dans la Lower East Rift Zone se poursuivra probablement pendant des mois, voire des années.
L’éruption, qui a débuté le 3 mai dans les Leilani Estates, a dépassé de loin les autres éruptions des 200 dernières années dans la région en termes de volume, et elle a donné naissance à un chenal de lave de 12,8 kilomètres de long qui se termine à Ahalanui. Plus de 700 maisons ont été détruites.
Les scientifiques indiquent que l’évacuation constante du magma au sommet du Kilauea sans apparition de déformations significatives du sol sur la Lower East Rift Zone laisse supposer que l’éruption est stable. Ils pensent que si l’éruption en cours maintient le rythme soutenu observé actuellement, elle ne prendra pas fin avant des mois ou même un an ou deux. Bien que cette hypothèse semble la plus probable, une pause suivie d’une reprise d’activité ne saurait être exclue, tout comme un arrêt brutal de l’activité, ou une transition vers une activité stable et de plus longue durée avec un volume de lave émis plus faible. [NDLR: En d’autres termes, malgré tous les instruments dont dispose l’USGS sur le volcan, personne ne sait comment l’éruption va évoluer et aucune prévision fiable ne peut être faite!]
L’éruption reste concentrée sur la Fracture n° 8 depuis la fin mai et, selon le rapport du HVO, il semble peu probable qu’elle migre vers un autre site. La fracture a construit un cône de matériaux de plus de 55 mètres de haut, mais continue d’émettre de la lave sur une ouverture de 60 à 80 mètres de long. Si cette activité devenait plus concentrée, il n’est pas impossible que l’on assiste à des fontaines de lave de près de 300 mètres de hauteur, avec des retombées de cendre et de cheveux de Pele sur une zone plus vaste.
Les émissions de gaz restent également beaucoup plus élevées que ces dernières années, avec plus de 30 000 tonnes par jour. C’est plus de quatre fois la moyenne quotidienne au sommet du Kilauea avant le 3 mai.
Le rapport du HVO se penche sur les différents dangers induits par l’éruption en cours, y compris la possibilité de voir la lave envahir d’autres zones habitées. Pour les habitants des Nanawale Estates et du secteur de Waa Waa, le principal risque semble être un blocage dans le chenal de lave – dont la hauteur atteint 21 mètres par endroits – ce qui pourrait provoquer des débordements. C’est ce qui s’est produit près du Kapoho Crater, lorsque le flux de lave s’est détourné vers Ahalanui et a détruit le site de «Warm Pond» et l’école de Kua o ka La. La lave se dirige maintenant vers Isaac Hale Beach Park et la rampe d’accès pour bateaux de Pohoiki. Pour le moment, le front de coulée s’est stabilisé à 480 mètres de la rampe d’accès.
Les effondrements au sommet du Kilauea ont endommagé la Highway 11 dans le Parc National des Volcans d’Hawaï. La vitesse a été réduite à 40 km / h entre les bornes kilométriques 28 et 30.
Source: USGS / HVO.

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The Kilauea eruption is going on in a stable way at Fissure 8 and collapse explosions are still shaking Halema’uma’u Crater. In a report the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) recently submitted to Hawaii County Civil Defense, geologists say the eruption on the Lower East Rift Zone most likely will continue for months to years.

The eruption, which started on May 3rd in Leilani Estates, has far outpaced other eruptions of the past 200 years in the area in terms of volume, and is producing a 12.8-kilometre-long lava channel to the ocean at Ahalanui. More than 700 homes have been destroyed.

Geologists say the sustained withdrawal of magma from Kilauea’s summit without appreciable ground deformation on the lower rift zone suggests the eruption remains stable. They say that if the ongoing eruption maintains its current style of activity at a high eruption rate, then it may take months to a year or two to wind down. While this seems to be the most likely outcome, a pause in the eruption, followed by additional activity, cannot be ruled out, nor can an abrupt cessation or a transition to a steady, longer-lived activity at a lower effusion rate. [NDLR: In other words, despite all the instruments USGS has set up on the volcano, nobody knows how the eruption will develop and no reliable prediction can be made!]

The eruption has remained focused at Fissure 8 since late May and the chances of it moving to another site are becoming less likely, according to the report. The fissure has created a cinder cone more than 55 metres tall, but continues to erupt over a 60- to 80-metre-long segment and, if it becomes more concentrated, could create lava fountains nearly 300 metres tall and spread Pele’s hair and cinder over a wider area.

Gas emissions also remain much higher than recent years, with more than 30,000 tons per day being released. This is more than four times the daily average for the summit prior to May 3rd.

The HVO report looks at different hazards posed by the ongoing event, including the potential for other residential areas to be inundated. For residents of Nanawale Estates and the Waa Waa area, the main risk appears to be a blockage in the lava channel, itself now 21 metres tall in places, which could divert the flow. That was seen near Kapoho Crater, when the flow moved toward Ahalanui and destroyed the “Warm Pond” and Kua o ka La Public Charter School. The ocean entry there has spread toward Isaac Hale Beach Park and Pohoiki boat ramp, but remained 480 metres from the ramp on July 20th in the afternoon.

Collapse events at Kilauea’s summit have damaged Highway 11 at Hawaii Volcanoes National Park. The state Department of Transportation is reducing the speed limit there to 40 km per hour between mile markers 28 and 30.

Source: USGS / HVO.

Crédit photo: USGS / HVO