Le Vieux Fidèle – Old Faithful – est l’une des attractions les plus populaires du Parc national de Yellowstone.

Photo : C. Grandpey

Ce geyser suscite également un vif intérêt au sein de la communauté scientifique. Les études portent notamment sur les mesures de température et de pression, les observations vidéo à l’intérieur du conduit d’alimentation, l’analyse de la sismicité liée au cycle éruptif, l’étude de la structure souterraine, l’analyse statistique des intervalles d’éruption et leur relation avec la sismicité dans la région, l’interaction avec les autres geysers du Parc, ainsi que la réaction du geyser aux variations saisonnières et interannuelles des précipitations et aux sécheresses les plus sévères. Des études se sont également attardées sur les dépôts de minéraux et sur la diversité de micro-organismes présents dans le bassin du geyser.

Les principaux aspects de l’étude des geysers concernent le volume d’eau émis, la chaleur associée et la quantité de chlorure, d’arsenic et de fluorure et d’autres éléments présents dans cette eau. Mesurer le volume d’eau du Vieux Fidèle Old Faithful est une tâche complexe car l’eau qui jaillit s’écoule par plusieurs chenaux très peu profonds, et le vent peut influencer la quantité d’eau qui s’y déverse. De plus, une partie de l’eau est émise sous forme de vapeur qui se condense en grande partie dans l’air au-dessus du geyser, et une partie de l’eau liquide s’évapore le long des chenaux d’écoulement avant d’atteindre les points de mesure. Les estimations précédentes des volumes d’eau émis variaient considérablement, et les quelques études antérieures ne décrivaient ni les méthodes utilisées ni le nombre d’éruptions enregistrées.

Photo: C. Grandpey

Dans un article récent publié dans le Journal of Volcanology and Geothermal Research, des scientifiques de l’USGS, de l’Université de Californie et du National Park Service ont quantifié le volume total d’eau émis lors de 45 éruptions de l’Old Faithful, ainsi que la chaleur et la masse associées. Dans le cadre d’un permis de recherche assorti de directives très précises, un chenal artificiel mobile a été installé dans l’un des chenaux d’écoulement du geyser. La conductivité spécifique de la Firehole River, dans laquelle se déverse l’eau du geyser, a été mesurée en continu. La conductivité permet de quantifier le volume d’eau provenant d’un geyser ou d’une source hydrothermale et se déversant dans une rivière. Ces mesures ont été complétées par des calculs afin d’estimer le volume d’eau émise sous forme de vapeur et de quantifier la chaleur dégagée par le geyser.

Chenal d’écoulement artificiel utilisé pour mesurer le volume d’eau émis par le Vieux Fidèle. Des sacs de sable ont été placés pour guider l’eau dans le chenal et empêcher les écoulements en dessous et autour de celui-ci. (Source : USGS)

Le volume moyen d’eau émis lors des éruptions de l’Old Faithful est estimé à 27,9 mètres cubes, avec des variations allant de 12,2 à 44,3 mètres cubes. Les scientifiques ont constaté que les éruptions courtes (moins de 2 minutes et 30 secondes) projettent moins d’eau que les éruptions plus longues (généralement de 3 à 5 minutes). Aucune corrélation n’a été établie entre le volume d’eau projeté et la durée de l’intervalle entre deux éruptions. Ainsi, une éruption moyenne du Vieux Fidèle équivaut au volume d’environ 140 baignoires classiques. Il faudrait environ 90 éruptions moyennes de l’Old Faithful pour remplir une piscine olympique qui a une capacité d’environ 2 500 mètres cubes.

On peut comparer les volumes d’eau projetés par l’Old Faithful avec ceux d’autres geysers de Yellowstone. Ainsi, le Lone Star Geyser, situé à environ 5 km au sud-sud-ouest d’Old Faithful, émet un volume d’eau qui varie entre 15,4 et 28,1 mètres cubes, avec une moyenne d’environ 21 mètres cubes.

Lone Star Geyser (Photo: C. Grandpey)

Situé dans le Norris Geyser Basin, le Steamboat Geyser est le geyser dont le panache éruptif est le plus haut du monde. Le volume d’eau qu’il émet est nettement supérieur. Entre 2018 et 2020, les volumes d’eau mesurés lors des éruptions du Steamboat ont varié entre 134 et 538 mètres cubes.

Steamboat Geyser (Photo: C. Grandpey)

Mesurer les volumes d’eau émis par l’Old Faithful est important car cela permet d’établir une base de référence permettant de détecter les changements dus aux séismes, à la variabilité climatique, aux variations de température du sous-sol et au développement des infrastructures. Ces données peuvent ensuite permettre une meilleure gestion du tourisme autour de l’une des merveilles naturelles les plus populaires des parcs nationaux aux États Unis.

Source : Observatoire volcanologique de Yellowstone / Caldera Chronicles.

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Old Faithful is one of the most popular attractions in Yellowstone National park. The geyser has also attracted a significant amount of attention for scientific research. Studies include temperature and pressure measurements and video observations in the conduit, analysis of seismicity associated with the eruption cycle and delineation of the subsurface structure, statistical analysis of eruption intervals and their modulation in response to large regional earthquakes, interaction with surrounding geysers, and response to seasonal and inter-annual precipitation patterns and severe and prolonged droughts. Studies have also documented deposits and diverse microbes that thrive in pools on the geyser cone.

One of the most fundamental properties of any geyser is the volume of water erupted and the associated heat and the amount of chloride, arsenic, and fluoride (and other elements) in the erupted water. Measuring the volume of water at Old Faithful is challenging because the erupted water flows through several very shallow outflow channels, and wind can influence how much water actually ends up in these channels. Also, some of the water erupts as steam that mostly condenses in the air above the geyser, and some of the liquid water evaporates along the outflow channels before reaching points where it can be measured. Previous estimates of erupted volumes varied significantly, and the few past studies did not describe the methods used nor the number of eruptions captured.

In a recent paper published in the Journal of Volcanology and Geothermal Research, scientists from the USGS, University of California, and the National Park Service quantified the total volume of water erupted during 45 Old Faithful Geyser eruptions, as well as the associated heat and mass. Under a research permit with very specific guidelines for the work, a portable flume was placed in one of the geyser’s outflow channels and specific conductance was continuously measured in the adjacent Firehole River, into which the geyser’s water flows. Specific conductance can provide a measure of how much water enters the river from a geyser or thermal basin. The measurements were supplemented by calculations to estimate the volume of water erupted as steam and to quantify the geyser’s heat output.

The calculated average volume of water discharged by Old Faithful Geyser eruptions was 27.9 cubic meters but varied from 12.2 to 44.3 cubic meters. The scientists found that short eruptions (less than 2.5-minute duration) erupted less water than the longer eruptions (typically 3–5 minutes). No relation between the volume of water erupted and the length of the preceding eruption interval was found. This means that an average Old Faithful eruption is equivalent to about 140 standard household bathtubs. It would take about 90 average Old Faithful eruptions to fill an Olympic-size swimming pool, which typically holds approximately 2,500 cubic meters.

A comparison of the volumes of water erupted by Old Faithful can be made with other geysers in Yellowstone. At Lone Star Geyser, about 5 km to the south-southwest of Old Faithful, the volume of erupted water varies between 15.4 and 28.1 cubic meters, with an average of about 21 cubic meters. At Steamboat Geyser in Norris Geyser Basin – the geyser with the tallest eruptive plume in the world – the volume of water erupted is significantly larger. Between 2018 and 2020, measured water volumes from individual eruptions ranged between 134 and 538 cubic meters.

Measuring the volumes of water erupted from Old Faithful is important because it can serve as a baseline to better enable detection of changes resulting from earthquakes, climate variability, changes in subsurface heat, and infrastructure development. This in turn can inform the management of tourism around one of the mostpopular natural wonders in the US National Park system.

Source : Yellowstone Volcano Observatory / Caldera Chronicles.