Catégorie : eruption

Mesure de l’épaisseur des coulées de lave // How to measure the thickness of lava flows

Au cours des premières années de l’éruption du Kilauea au niveau du Pu’uO’o, les scientifiques de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) ont mesuré l’épaisseur des coulées de lave en effectuant des relevés manuels en bordure de chaque coulée. Le volume de la coulée était ensuite calculé en multipliant sa surface par son épaisseur moyenne. Le débit éruptif était égal à ce volume divisé par la durée de l’éruption en secondes. Pendant la première année d’activité du Pu’uO’o en 1983, le débit éruptif a été estimé entre 15 et 65 mètres cubes par seconde. Cependant, cette méthode ne tenait pas compte de toutes les variations d’épaisseur des coulées à travers le champs de lave. Par exemple, de nombreuses coulées a’a, comme la coulée de lave émise par la Fracture n° 8 en 2018, abritent un chenal ou une cavité vide. En conséquence, si l’on suppose que la coulée présente une épaisseur constante, on surestime le volume de la lave ainsi que le débit éruptif.
En 1993, les scientifiques ont utilisé un radar aéroporté et survolé Kilauea à un peu moins de 8 km d’altitude. Le radar pouvait élaborer une image des coulées de lave avec une précision de 1 à 2 mètres. Il était également en mesure de fournir des milliers de points de hauteur de la surface de chaque coulée de lave, et pas seulement l’épaisseur en bordure de coulée, comme cela se faisait auparavant. Le volume d’une coulée calculé de cette manière (hauteur de la surface du sol avant la éruption soustraite de la hauteur de la lave de 1993) était légèrement supérieur à celui calculé avec la méthode classique de mesure manuelle en bordure des coulées.

Un progrès dans la mesure de l’épaisseur des coulées est intervenu avec l’arrivée du LIDAR [Light (ou Laser Imaging) Detection And Ranging], appareil qui émet un faisceau laser et en reçoit l’écho (comme le radar), ce qui permet de déterminer la distance d’un objet. Le LIDAR a été embarqué à bord d’avions ou d’hélicoptères et a envoyé des milliards d’impulsions laser en direction du sol. On a ainsi obtenu une foule de données précises (à quelques centimètres près) sur l’épaisseur des coulées de lave.
Au cours des dernières années, les géologues ont obtenu des résultats semblables en hélicoptère, en prenant des photos numériques superposées du sol, avec pour chaque cliché les coordonnées GPS de l’appareil photo. Les logiciels informatiques utilisant la “Surface-from-Motion” (SfM) technique – Surface à partir du Mouvement – peuvent identifier automatiquement les emplacements communs sur des photos adjacentes et réaliser une image 3 D des hauteurs du sol à partir de centaines de photos. Un autre avantage est que les photos peuvent être assemblées pour produire une carte haute résolution, en mosaïque de photos, de la zone observée.
Lors de l’éruption dans l’East Rift Zone du Kilauea en 2018, des appareils photo ont été embarqués sur des drones. A partir de quelque 2 800 photographies aériennes, le logiciel SfM a calculé 1,5 milliard de points communs qui ont été connectés pour créer un modèle altimétrique numérique à l’échelle du centimètre de la coulée de lave dans le district de Puna. Un modèle pré-éruptif obtenu avec le LIDAR a été soustrait du modèle réalisé avec la technique SfM du drone pour produire une carte d’épaisseur des coulées de lave. Une première version de cette carte, publiée sur le site web du HVO le 19 février 2019, est visible ci-dessous. (https://volcanoes.usgs.gov/volcanoes/kilauea/multimedia_maps.html)

En utilisant cette première ébauche de la carte, on peut obtenir une estimation approximative du volume total de lave émis au cours de l’éruption : environ 0,8 kilomètre cube. En tenant compte des cavités dans la lave et en divisant par la durée de l’éruption, on obtient un débit éruptif minimum d’environ 50 à 200 mètres cubes par seconde. Ce débit éruptif est nettement supérieur à la plupart de ceux enregistrés lors des précédentes éruptions du Kilauea.

Source: USGS / HVO.

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During the first few years of Kilauea Volcano’s eruption at Pu’uO’o, Hawaiian Volcano Observatory (HVO) scientists measured thicknesses using hand levels at multiple locations along the edges of each lava flow. The flow volume was then calculated as the product of the flow area multiplied by the average flow thickness. The eruption rate equalled this volume divided by the duration of the eruption in seconds. For the first year of Pu’uO’o activity in 1983, calculated eruption rates were 15-65 cubic metres per second. However, this method did not rale into account all the variations of lava flow thicknesses across flows. For example, many a’a flows, like Kilauea’s fissure 8 lava flow in 2018, host an empty lava channel. If they assumed that the flow was uniformly as thick as the height of its edges, scientists would overestimate the lava flow volume as well as the eruption rate.

In 1993, scientists used an airborne radar flown over Kilauea at an altitude of just under 8 km. The radar could image a lava flow with accuracies of 1-2 metres and determine thousands of surface elevations for each lava flow, not just a few thicknesses along its edge. Flow volumes calculated this way (pre-eruption elevations of the ground surface subtracted from the 1993 elevations of a lava flow) were slightly higher than those calculated with the simpler method of measuring thicknesses along flow edges.

The next improvement in measuring flow thickness was the development and use of Light Detection and Ranging (LIDAR). Specialized equipment was flown over an area by airplane or helicopter, from which billions of laser pulses showered down to the ground. This produced details on lava flow surface elevations accurate to a few centimetres.

Over the last few years, similar results have been obtained by geologists in helicopters snapping overlapping digital photos of the ground, each tagged with the camera’s GPS coordinates. Computer software, using the “Surface-from-Motion” (SfM) technique, can automatically identify common locations in adjacent photos and assemble a 3-dimensional image of ground elevations from hundreds of photos. A bonus is that the photos can be stitched together to produce a single, high-resolution, photo mosaic map of the area.

During Kilauea’s 2018 lower East Rift Zone eruption, cameras on drones did the photography. Using about 2,800 aerial photographs, the SfM software calculated 1.5 billion common points that were connected to create a centimetre-scale digital elevation model of the Puna lava flow. A pre-eruption LIDAR digital elevation model was subtracted from the drone SfM digital elevation model of the erupted flows to produce a lava flow thickness map. A preliminary version of this map was posted on the HVO website on February 19, 2019 and can be seen here below. (https://volcanoes.usgs.gov/volcanoes/kilauea/multimedia_maps.html)

Using the preliminary map, one can calculate a rough estimate of the total volume of lava erupted and added to the land surface: about 0.8 cubic kilometres. When corrected for voids in the lava and divided by the duration of the eruption, this yields a minimum eruption rate of about 50-200 cubic metres per second. This eruption rate is significantly larger than most known Kilauea eruption rates.

Source : USGS / HVO.

Source: USGS / HVO

La Fracture n°8 a émis d’énormes quantité de lave dans l’East Rift Zone  en 2018 (Crédit photo : USGS /HVO)

Volcans dangereux ? // Dangerous volcanoes ?

Il y a quelques jours j’entendais un géologue expliquer au cours d’une émission télévisée sur la chaîne ARTE que les volcans présentent plus d’avantages que d’inconvénients. La fertilité de leurs sols attire les populations sur leurs pentes, en particulier en Indonésie et aux Philippines, des pays qui, pourtant, compte les volcans les plus dangereux. Le géologue expliquait aussi que, tout compte fait, les volcans ne tuent pas beaucoup de personnes.

Après avoir regardé l’émission, j’ai fait une recherche sur mon blog et j’ai dressé un bilan des éruptions au cours de l’année 2018. Je me suis aperçu que les volcans n’étaient pas aussi gentils qu’ils en avaient l’air et qu’ils avaient au cours de l’année écoulée fait plus de victimes que les avions. Ces derniers ont tué 556 personnes au cours de 15 accidents en 2018, alors que les volcans ont tué au moins 787 personnes pendant la même période. Il n’y a pourtant eu que deux événements volcaniques vraiment meurtriers en 2018 : les éruptions du Fuego au Guatemala et de l’Anak Krakatau en Indonésie. 332 personnes ont péri sous les coulées pyroclastiques du Fuego et 453 ont été balayées par le tsunami qui a accompagné l’effondrement de l’Anak Krakatau.

A cela il faudrait ajouter un mort et onze blessés lors d’une éruption surprise du Mont Kusatsu-Shirane au Japon le 23 janvier 2018.

Un guide est mort asphyxié par un nuage de gaz à Hawaii au cours de l’éruption du Kilauea le 1er février 2018.

Le 16 juillet 2018 à Hawaii, une bombe volcanique a atterri sur un bateau dans lequel avaient pris place des touristes venus admirer l’arrivée de la lave dans l’océan. On a dénombré 23 blessés. A noter que le bateau se trouvait à l’intérieur de la zone de sécurité de 300 mètres par rapport au littoral mise en place par les gardes-côtes américains. Aujourd’hui, le propriétaire du bateau a des démêlés avec la justice.

L’éruption du Kilauea en 2018 n’a pas été meurtrière mais la lave a causé de sérieux dégâts puisque plus de 700 structures sont parties en fumée.

A méditer…

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 A few days ago I heard a geologist explain during a TV show on the ARTE channel that volcanoes have more advantages than disadvantages. The fertility of their soils attracts people to their slopes, especially in Indonesia and the Philippines, ajthough rhese countries have the most dangerous volcanoes. The geologiqt also explained that, all in all, volcanoes do not kill so many people.
After watching the program, I did a search on my blog and took into account the eruptions that occurred during the year 2018. I realized that the volcanoes were not as nice as they looked and they had over the past year caused more casualties than the planes. These killed 556 people in 15 accidents in 2018, while volcanoes killed at least 787 people during the same period. There were, however, only two deadly volcanic events in 2018: the eruptions of Fuego in Guatemala and Anak Krakatau in Indonesia. 332 people perished under the pyroclastic flows of Fuego and 453 were swept away by the tsunami that accompanied the collapse of Anak Krakatau.
To this should be added one dead and eleven injured during a surprise eruption of Mount Kusatsu-Shirane in Japan on January 23rd, 2018.
A guide died when he was asphyxiated by a cloud of gas in Hawaii during the eruption of Kilauea on February 1st, 2018.
On July 16th, 2018 in Hawaii, a volcanic bomb landed on a boat in which tourists who came to watch the arrival of the lava in the ocean. There were 23 wounded. It should be noted that the boat was inside the 300-meter safety zone set up by the US Coast Guard. Today, the owner of the boat is in trouble with the law.
The eruption of Kilauea in 2018 was not deadly but the lava caused serious damage as more than 700 structures went up in smoke.

Just think about it!

Les éruptions du Fuego et de l’Anak Krakatau ont été particulièrement meurtrières en 2018

Volcans extratropicaux et refroidissement de l’atmosphère:// Extratropical volcanoes and atmospheric cooling

Selon une étude effectuée par des chercheurs de plusieurs pays et publiée dans la revue Nature Geoscience, les éruptions volcaniques extratropicales qui se produisent dans les moyennes et les hautes latitudes ont une influence beaucoup plus forte sur le climat qu’on ne le pensait auparavant. [NDLR : A noter que les chercheurs appliquent à la volcanologie l’adjectif « extratropical » qui est davantage utilisé à propos des cyclones].
Au cours des dernières décennies, des éruptions extratropicales telles que celles du Kasatochi (Alaska, 2008) et du Sarychev (Russie, 2009) ont injecté du soufre dans les basses couches de la stratosphère. L’influence climatique de ces éruptions a toutefois été faible et de courte durée.

Jusqu’à présent, la plupart des scientifiques pensaient que les éruptions extratropicales avaient des effets plus faibles que les événements tropicaux. Cependant, des chercheurs appartenant à plusieurs institutions allemande, norvégienne, britannique, suisse et américaine ne sont pas d’accord avec cette hypothèse. Ils expliquent que de nombreuses éruptions volcaniques extratropicales observées au cours des 1 250 dernières années ont provoqué un refroidissement de surface prononcé dans l’hémisphère Nord. En fait, les éruptions extratropicales ont un impact plus prononcé que les éruptions tropicales en ce qui concerne le refroidissement de l’hémisphère par rapport aux quantités de soufre émises.
Un refroidissement à grande échelle se produit lorsque les volcans injectent de grandes quantités de gaz soufrés dans la stratosphère, la couche de l’atmosphère qui commence à environ 10 à 15 km d’altitude. Une fois dans la stratosphère, les gaz soufrés génèrent des aérosols sulfuriques qui persistent pendant des mois ou des années. Ces aérosols renvoient une partie du rayonnement solaire qui ne peut plus atteindre les couches inférieures de l’atmosphère, ni la surface de la Terre.
Jusqu’à présent, on supposait que les aérosols provenant d’éruptions volcaniques sous les tropiques avaient une durée de vie stratosphérique plus longue, car ils devaient migrer vers des latitudes moyennes ou des hautes latitudes avant de pouvoir être éliminés. En conséquence, on pensait qu’ils auraient un impact plus important sur le climat. Au contraire, les aérosols provenant d’éruptions à des latitudes plus élevées étaient censés disparaître de l’atmosphère plus rapidement. Les récentes éruptions extratropicales, avec des effets minimes mais mesurables sur le climat, correspondent à cette image. Cependant, ces éruptions étaient beaucoup plus faibles que celle du Pinatubo, par exemple.
Pour quantifier l’impact sur le climat des éruptions extratropicales par rapport aux éruptions tropicales, les chercheurs ont comparé des reconstitutions avec injection de soufre stratosphérique volcanique à partir de carottes de glace, avec trois reconstitutions avec une température estivale dans l’hémisphère Nord à partir de cernes d’arbres remontant à 750 après J.C. A leur surprise, les chercheurs ont constaté que les éruptions extratropicales produisaient un refroidissement de l’hémisphère beaucoup plus important que les éruptions tropicales proportionnellement à la quantité de soufre rejeté.
Pour mieux apprécier ces résultats, les chercheurs ont simulé des éruptions volcaniques à des latitudes moyennes à élevées avec des quantités de soufre et des niveaux d’injection correspondant à l’éruption du Pinatubo. Ils ont constaté que la durée de vie des aérosols résultant de ces éruptions extratropicales n’était que légèrement inférieure à celle des éruptions tropicales. En outre, les aérosols se concentraient essentiellement dans l’hémisphère de l’éruption plutôt que sur l’ensemble du globe, ce qui renforçait l’impact climatique dans l’hémisphère où avait eu lieu l’éruption.
L’étude montre aussi l’importance de la hauteur d’injection du soufre dans la stratosphère sur l’impact des éruptions extratropicales sur le climat. Les injections dans la stratosphère extratropicale la plus basse font naître des aérosols de courte durée, tandis que les injections dont la hauteur stratosphérique est semblable à celle du Pinatubo et des autres grandes éruptions tropicales peuvent entraîner une durée de vie des aérosols plus ou moins semblable à celle des éruptions tropicales.
Les résultats de cette étude permettront aux chercheurs de mieux quantifier l’impact des éruptions volcaniques sur la variabilité climatique du passé. Cela montre également que le climat des prochaines années sera affecté par des éruptions extratropicales.
Source: The Watchers.
Référence: « Disproportionately strong climate forcing from extratropical explosive volcanic eruptions »  – Toohey, M., K. Kruger, H. Schmidt, C. Timmreck, M. Sigl, M. Stoffel, R. Wilson (2019).

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According to an international study published in Nature Geoscience, explosive extratropical volcanic eruptions taking place in mid and high latitudes, have a much stronger influence on climate than was previously thought.

In recent decades, extratropical eruptions like those of Kasatochi (Alaska, 2008) and Sarychev Peak (Russia, 2009) have injected sulphur into the lower stratosphere. The climatic influence of these eruptions has however been weak and short-lived. So far, scientists have largely assumed that extratropical eruptions lead to weaker effects than their tropical counterparts.

However, researchers from several German, Norwegian, British, Ewiss and U.S institutions now contradict this assumption. They affirm that many extratropical volcanic eruptions in the past 1,250 years have caused pronounced surface cooling over the Northern Hemisphere, and in fact, extratropical eruptions are actually more efficient than tropical eruptions in terms of the amount of hemispheric cooling in relation to the amount of emitted sulphur.

Large-scale cooling after volcanic eruptions occurs when volcanoes inject large quantities of sulphur gases into the stratosphere, the layer of the atmosphere which starts at about 10 – 15 km high. Once in the stratosphere, the sulphur gases produce a sulphuric aerosol haze that persists for months or years. The aerosols reflect a portion of incoming solar radiation, which can no longer reach the lower layers of the atmosphere and the Earth’s surface.

Until now, the assumption was that aerosols from volcanic eruptions in the tropics have a longer stratospheric lifetime because they have to migrate to mid or high latitudes before they can be removed. As a result, they would have a greater effect on the climate. On the contrary, aerosols from eruptions at higher latitudes would be removed from the atmosphere more quickly. The recent extratropical eruptions, which had minimal but measurable effects on the climate, fit this picture. However, these eruptions were much weaker than that of Pinatubo, for instance.

To quantify the climate impact of extratropical vs. tropical eruptions, the researchers compared new long-term reconstructions of volcanic stratospheric sulphur injection from ice cores with three reconstructions of Northern Hemisphere summer temperature from tree rings extending back to 750 CE. Surprisingly, the authors found that extratropical explosive eruptions produced much stronger hemispheric cooling in proportion to their estimated sulphur release than tropical eruptions.

To help understand these results, the researchers performed simulations of volcanic eruptions in the mid to high latitudes with sulphur amounts and injection heights equal to that of Pinatubo. They found that the lifetime of the aerosol from these extratropical explosive eruptions was only marginally smaller than for tropical eruptions. Furthermore, the aerosol was mostly contained within the hemisphere of eruption rather than globally, which enhanced the climate impact within the hemisphere of eruption.

The study goes on to show the importance of injection height within the stratosphere on the climate impact of extratropical eruptions. Injections into the lowermost extratropical stratosphere lead to short-lived aerosol, while those with stratospheric heights similar to Pinatubo and the other large tropical eruptions can lead to aerosol lifetimes roughly similar to the tropical eruptions.

The results of this study will help researchers better quantify the degree to which volcanic eruptions have impacted past climate variability. It also suggests that future climate will be affected by explosive extratropical eruptions.

Source : The Watchers.

Reference: « Disproportionately strong climate forcing from extratropical explosive volcanic eruptions » – Toohey, M., K. Kruger, H. Schmidt, C. Timmreck, M. Sigl, M. Stoffel, R. Wilson (2019).

L’éruption du Pinatubo en 1991 et les aérosols qu’elle a générés servent de référence sur l’impact des éruptions volcaniques sur le climat (Crédit photo: Wikipedia)

Conséquences sanitaires de l’éruption du Kilauea dans les Leilani Estates // Health impacts of the Kilauea eruption in the Leilani Estates

Plusieurs semaines après la fin de l’éruption du Kilauea et la destruction de 716 structures dans la Lower East Rift Zone, les personnes dont la maison avait été épargnée par la lave ont été autorisées à regagner leur domicile le 8 septembre 2018. Certains des habitants subissent encore aujourd’hui les effets des polluants atmosphériques car des nuages ​​de vapeur continuent de s’échapper de la Fracture n° 8. Le HVO a indiqué que «les niveaux de gaz étaient bas ou inexistants et qu’il n’y avait plus de coulée de lave active en surface».
Malgré cette conclusion, de nombreux habitants se plaignent de problèmes respiratoires à cause de l’odeur de dioxyde de soufre qui a envahi la région. Le médecin d’une femme a déclaré que la pleurésie dont elle souffrait était probablement due aux émissions de gaz et peut-être aussi aux cheveux de Pelé.
Selon USGS, outre le SO2, les éruptions laissent échapper du sulfure d’hydrogène, gaz très toxique à des concentrations élevées. Les éruptions volcaniques libèrent également du fluor, du chlore et du brome qui sont des acides toxiques, ainsi que du méthane qui peut interférer avec l’oxygène. Les services de santé contrôlent en permanence les données fournies par les stations de surveillance de la qualité de l’air, en particulier les niveaux de SO2 et de particules fines sur Big Island. Un habitant a expliqué que le filtre d’habitacle de sa voiture était «noir à cause des substance qu’il respirait quotidiennement depuis des mois.»
En plus des émanations gazeuses, des cheveux de Pelé restent accrochés dans les arbres, les fossés et sur les pelouses de certaines habitations car leurs propriétaires n’ont pas les moyens de faire face à ces problèmes. Les professionnels de la santé ont conseillé à plusieurs habitants d’éviter de s’exposer aux gaz et aux particules, mais cela semble bien difficile.

En plus des conséquences physiques durables, de nombreux habitants des Leilani Estates ont l’impression qu’ils ne se remettront jamais émotionnellement des impacts de l’éruption du Kilauea. .
Source: Presse hawaiienne.

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Several weeks after the 2018 Kilauea eruption, with the destruction of 716 homes in the Lower East Rift Zone, those whose homes still remain were allowed to return on September 8th, 2018. Some of the returning residents are being affected by air pollutants because clouds of fumes continue to emanate from Fissure 8. The Hawaiian Volcano Observatory determined that “the gas levels were low or nonexistent, with the nonexistence of lava on the surface.”

Despite this conclusion, many residents are complaining of breathing problems because of the sulphur dioxide odour that pervades the area. One woman said that her doctor assumes that the reason she got pleurisy was due to the emissions in the air and possibly Pele’s hair.

According to USGS, in addition to SO2, eruptions release hydrogen sulfide, which is very toxic at high concentrations. Volcanic eruptions also release fluorine, chlorine and bromine, which are strong, toxic acids, and methane, which can interfere with oxygen levels. The Department of Health maintains permanent SO2 and PM2.5 (particulates) air monitoring stations around the Big Island. A resident explained that the AC filter in his car was “black from months of the stuff he breathed in daily.”

In addition to the fumes, fine threads of Pele’s hair remain in the trees, gutters and lawns of some residents who have not had the resources to return home and deal with the damage. Medical professionals told several residents to avoid exposure, but it seems like an inescapable reality for them. In addition to concerns over lasting physical effects, many residents feel they will never recover emotionally from the ordeal.

Source : Hawaiian newspapers.

La dernière éruption du Kilauea a laissé échapper des quantités considérables de SO2 (Crédit photo: USGS / HVO)