Catégorie : eruption

Mesure de la hauteur du lac de lave du Kilauea (Hawaii) // Measuring the height of the Kilauea lava lake (Hawaii)

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, le niveau du lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u varie continuellement en fonction des variations – à la fois profondes et superficielles – dans le système d’alimentation magmatique. Lorsque les inclinomètres enregistrent une inflation de l’édifice volcanique, la lave s’élève dans l’Overlook Crater. Inversement, son niveau baisse lorsque les instruments enregistrent un épisode de déflation.
Thomas Jaggar, fondateur de l’Observatoire des Volcans d’Hawaï (HVO), fut peut-être le premier à reconnaître l’importance du niveau d’un lac de lave quand, il y a plus d’un siècle, il a lancé une campagne de mesures de l’Halema’uma’u. Ces mesures ont montré les fluctuations de niveau du lac pendant plus d’une décennie, jusqu’à sa vidange en 1924.
Contrairement aux apparences, la mesure du niveau d’un lac de lave n’est pas chose facile. Il n’existe pas de marégraphe ou de repère de profondeur de la lave dans le cratère. Aujourd’hui, les scientifiques du HVO utilisent essentiellement un télémètre laser pour calculer la hauteur du lac de lave, mais cette technique nécessite une vue bien dégagée du cratère. En conséquence, des mesures continues et cohérentes, jour et nuit, par tous les temps, sont difficiles à réaliser.

C’est le défi qu’a tenté de relever une équipe scientifique composée de chercheurs du HVO, de l’Université de Cambridge et de l’University College de Londres. Les Britanniques ont mis au point un radar capable de mesurer la hauteur d’un lac de lave. Le premier exemplaire a été testé sur l’Erebus en Antarctique en 2016 dans le cadre du Programme Antarctique américain. Les mesures ont révélé des variations de niveau périodiques remarquables du lac de lave, avec des phases d’oscillation d’environ dix minutes. On ne sait pas pourquoi l’Erebus se comporte de celle manière. Des expériences en laboratoire sont en cours pour simuler l’activité et mieux la comprendre.
Dans la mesure où le matériel de mesure avait pu survivre aux conditions difficiles sur le volcan antarctique, les scientifiques étaient persuadés qu’il allait également être opérationnel à Hawaï. La dernière version du radar a été testée sur le Kilauea en janvier 2018.
Après une période de mise en route de quelques jours, le radar a fonctionné en autonomie pendant plus d’une semaine, en enregistrant le niveau du lac une fois par seconde. Des impulsions micro-ondes sont transmises depuis une antenne parabolique vers la surface du lac de lave. Une partie de l’énergie micro-onde est renvoyée et est captée par une autre antenne. La distance jusqu’au lac de lave est calculée en prenant en compte le temps écoulé entre la transmission et la réception des impulsions. Cette technique offre une mesure en continu relativement précise de la hauteur du lac de lave.

Les données collectées au cours de cette campagne de mesures sont en cours d’analyse, mais les premiers résultats semblent correspondre à d’autres mesures effectuées par le HVO. En même temps que le radar effectuait les mesures, un spectromètre infrarouge était positionné sur la lèvre du cratère pour enregistrer la composition des gaz émis par le lac de lave. La façon dont les gaz s’accumulent dans le lac de lave ou s’en échappent influe considérablement sur le niveau du lac. Une comparaison des variations du niveau de la lave et de la chimie des gaz devrait donner de bonnes indications sur les relations entre l’arrivée de magma à la surface, la libération des gaz et les fluctuations d’activité du lac de lave.
Source: USGS / HVO.

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As I put it several times before, the level of the lava lake within Halema’uma’u Crater varies continuously according to deep and shallow changes in the magma plumbing system feeding the lava lake. When tiltmeters record an inflation of the volcanic edifice, lava rises within the Overlook Crater. Conversely, its level drops when the instruments record a deflation episode.

Thomas Jaggar, founder of the Hawaiian Volcano Observatory (HVO), was perhaps the first to recognize the significance of lava lake level when, more than a century ago, he established a routine of measuring it at Halema‘uma‘u using traditional surveying equipment. His measurements charted the fluctuating lake level for over a decade until the lava drained away in 1924.

The lava lake level is not easy to measure. No one has put a tide gauge in the lava lake or a ruled depth marker in the crater. Today, HVO scientists primarily use a laser-rangefinder to calculate the lava lake height, but this requires a clear view into the crater. Making continuous and consistent measurements, day and night, in all weather, is even more demanding. This challenge has stimulated an international collaboration between HVO scientists and a small team of volcanologists and engineers from the University of Cambridge and the University College London.

The United Kingdom team has been developing a turnkey radar for measuring lava lake height, with the first system tested on Erebus volcano in Antarctica in 2016 under the auspices of the U.S. Antarctic Program. The measurements revealed a remarkable periodic rise and fall of the lava lake, with a single oscillation taking around ten minutes. Why Erebus volcano behaves like this is still unclear and laboratory experiments are now underway to simulate the activity and better understand the driving processes.

Trusting that if monitoring equipment can survive the harsh conditions that prevail on the remote Antarctic volcano it should also work in Hawaii, the latest version of the radar was brought for a trial run on Kilauea in January 2018.

After an initial setup period of a couple of days, the radar ran unsupervised for over a week, recording the level of the lake once per second. It works this way: Microwave pulses are transmitted from one dish towards the lava lake surface. Some of the microwave energy is reflected back and is received by the other dish. The distance to the lava lake is then calculated from the time taken between transmission and reception of the pulses, providing a sensitive measure of the lava lake height. Measurements can be made continuously.

The data collected during this period are still being analyzed, but they look consistent with other measurements made by HVO scientists.

At the same time the radar was running, an infrared spectrometer was positioned at the crater rim to record the composition of gases emitted from the lava lake. How gas accumulates in, or escapes from, the lava lake exerts a strong control on the lake level. Careful comparison of extended observations of lava lake height and gas chemistry promise to reveal yet more detailed insights into the relationships between the supply of magma to the surface, the release of gases, and the variable activity of the lava lake.

Source : USGS / HVO.

Les paraboles sur la lèvre de l’Overlook Crater (Crédit photo: USGS / HVO)

Vue du lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u (Crédit photo: USGS / HVO)

Mayon (Philippines): Baisse du niveau d’alerte // The alert level has been lowered

Le jeudi 29 mars 2018, le PHIVOLCS a abaissé le niveau d’alerte du Mayon de 3 à 2, car le volcan a montré une nette baisse d’activité au cours des dernières semaines. Ainsi, au cours des deux dernières semaines, l’activité sismique provoquée par des effondrements est passée de 82 événements à moins de 10. Les séismes basse fréquence associés au dégazage du magma et aux panaches de cendres ont été enregistrés pour la dernière fois le 15 mars. L’effusion de lave à partir du cratère a été détectée jusqu’au 18 mars. La baisse globale de la sismicité indique qu’il n’y a actuellement aucune ascension de magma jusqu’au niveau superficiel de l’édifice volcanique. De plus, depuis le 20 février 2018, une déflation moyenne du Mayon a été enregistrée, malgré quelques épisodes d’inflation de courte durée sur les pentes inférieures et moyennes. Les émissions de SO2 ont également diminué.
S’il y a un retour significatif au niveau normal de déformation du sol et si les autres paramètres continuent à montrer une baisse, le niveau d’alerte pourra être diminué encore davantage.
Il est rappelé au public qu’il est interdit de pénétrer dans la zone de danger permanent de six kilomètres «en raison des risques de chutes de pierres, d’avalanches, d’émissions de cendre et d’éruptions phréatiques soudaines». De même, les personnes vivant dans les vallées et les ravines sont doivent rester vigilantes devant le risque de lahars en cas de longues périodes de fortes pluies.

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PHIVOLCS on Thursday, March 29th, 2018 lowered Mayon Volcano’s alert status from 3 to 2, as the volcano showed a “general decline in unrest” in the past weeks. Over the past two weeks, seismic activity has waned from a peak of 82 to less than 10 rockfall events. Low frequency earthquakes associated with magma degassing and short ash plumes were last recorded on March 15th, although lava flow effusion from the crater was detected until March 18th. The overall decline in seismicity indicates that there is currently no active ascent of magma to the shallow levels of the volcano’s edifice. In addition, since February 20th, 2018, an average deflation of Mayon’s edifice has been recorded despite short-term episodes of inflation of its lower and middle slopes. SO2 emissions have alsio declined during the past weeks.

If there is a noticeable return to baseline levels of ground deformation and sustained low levels of other parameters, then the alert level may further step down.

The public is reminded to avoid entry into the six-kilometer permanent danger zone “due to hazards of rockfalls, avalanche, ash puffs and sudden steam-driven or phreatic eruptions”. Likewise, people living in valleys and active river channels are cautioned to remain vigilant against lahars in the event of prolonged and heavy rainfall.

Source: PHIVOLCS.

Source: Wikipedia

Les séismes lents du Kilauea (Hawaii) // Kilauea Volcano’s slow earthquakes (Hawaii)

Périodiquement, des séismes sont enregistrés sur le flanc sud du Kilauea et le HVO les attribue au glissement lent de l’édifice volcanique dans l’Océan Pacifique. Le dernier événement de ce type a eu lieu en octobre 2015 et, auparavant, en mai 2012, février 2010 et juin 2007.
Ces séismes de glissement lent se produisent lorsqu’une faille commence à glisser, mais si lentement que le phénomène prend plusieurs jours au lieu de quelques secondes dans le cas d’un tremblement de terre classique. Sur le Kilauea, les séismes lents se produisent sur la faille de décollement presque horizontale qui se trouve sous le flanc sud du volcan, à une profondeur de 6 à 8 km. C’est cette même faille qui a été responsable du séisme de magnitude M 7,7 à Kalapana en 1975. Cependant, les séismes lents ne produisent pas d’ondes sismiques et donc pas de fortes secousses destructrices comme un séisme classique. Ils permettent d’évacuer une partie de la contrainte qui s’est accumulée sur la faille.
Au cours d’un séisme lent, le flanc sud du Kilauea avance en général d’environ 3 cm vers l’océan. L’événement s’étale sur 2 ou 3 jours, et présente les mêmes caractéristiques qu’un séisme de magnitude M 6.0. Le réseau GPS du HVO montre que le flanc sud avance régulièrement vers la mer d’environ 6 cm chaque année. Les événements de glissement lent du Kilauea ont tendance à se produire uniformément dans le temps; en particulier, ceux postérieurs à 2005 qui ont eu lieu tous les deux ans et demi, à trois mois près. Ils ont été provoqués chaque fois par un glissement sur la même section de la faille et présentent la même magnitude.
Les séismes lents du Kilauea sont des exemples de « séismes types», autrement dit des événements à répétition, de magnitude et de localisation identiques, qui correspondent à une rupture la même section de la faille. Au début, la notion de « séisme type » a été avancée dans l’espoir qu’elle pourrait permettre de prévoir les séismes classiques, les plus destructeurs. Cette idée a fait suite à l’observation d’une série de séismes qui semblaient se produire tous les 22 ans près de la ville de Parkfield en Californie. Après les séismes de 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 et 1966, tous de magnitude M 6.0 sur le même section de la faille de San Andreas, les scientifiques avaient prédit que le prochain séisme se produirait en 1988. En fait, le séisme de Parkfield n’a pas eu lieu avant 2004, soit 16 ans après la date prévue. Cependant, même si l’hypothèse de « séisme type » n’a pas permis de prévoir un séisme classique, elle est utile pour prévoir des « séismes lents » partout dans le monde. De tels événements, récurrents et prévisibles, affectent la zone de subduction de Cascadia au large des Etats de Washington et de l’Oregon. Cette faille génère tous les 15 mois des glissements lents équivalant à un séisme de magnitude M 6. Au Japon, sur la zone de subduction le long de la fosse de Nankai, des glissements importants se produisent environ tous les 7 ans et correspondent à des séismes de magnitude M 7,0.
Dans la mesure où l’événement de glissement lent le plus récent sur le Kilauea s’est produit en octobre 2015 et que les « séismes lents » ont une périodicité de 2,5 ans (à 3 mois près), le HVO pense que le prochain pourrait être enregistré d’ici août 2018, mais aucune secousse ne sera ressentie par la population. .
Source: USGS / HVO.

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Occasionally, earthquakes are recorded on the southern flank of Kilauea Volcano and HVO attributes them to the slow sliding of the volcanic edifice into the Pacific Ocean. The last slip event was in October 2015, and before then, in May 2012, February 2010, and June 2007.

Slow slip events are sometimes called “slow earthquakes.” They happen when a fault begins sliding, just like in a regular earthquake, but so slowly that it takes several days to finish instead of several seconds. At Kilauea, slow earthquakes occur on the nearly flat-lying décollement fault that underlies the volcano’s south flank at a depth of 6-8 km. This is the same fault that was responsible for the M 7.7 Kalapana earthquake in 1975. However, slow earthquakes produce no seismic waves and, therefore, none of the damaging shaking of a regular earthquake. They help relieve a small amount of stress on the fault.

During a slow earthquake, the south flank usually surges seaward by about 3 cm. This additional motion occurs over 2-3 days, and is about the same amount that would happen in a regular M 6.0 earthquake. HVO’s GPS monitoring network shows that the south flank moves steadily seaward about 6 cm every year. Kilauea slow slip events tend to occur evenly in time; in particular, events after 2005 have occurred every 2.5 years, give or take 3 months. They are also caused by slip on the same section of the fault every time and tend to be about the same size.

Kilauea slow slip events are examples of so-called “characteristic” earthquakes, a series of several earthquakes of similar magnitude and location, which indicates that they are breaking the exact same part of the fault again and again. The characteristic earthquake hypothesis was originally developed in hope that it could predict regular, and possibly damaging, earthquakes. This idea emerged from observations of a series of earthquakes that seemed to strike about every 22 years near the town of Parkfield, California. After earthquakes in 1857, 1881, 1901, 1922, 1934, and 1966, all of which occurred as M 6.0 events in the same part of the San Andreas Fault, scientists predicted the next earthquake would occur in 1988. As it turned out, the next Parkfield earthquake did not occur until 2004, 16 years after the predicted date. However, even though the characteristic earthquake hypothesis was not successful at predicting a regular earthquake, it has been useful for forecasting the occurrence of slow slip events around the world. Locations where recurring, predictable slow slip events happen include the Cascadia Subduction zone offshore of Washington and Oregon. This fault produces slow slip events equivalent to an M 6.7 earthquake every 15 months. In Japan, on the subduction zone along the Nankai Trough, major slow slip events occur approximately every 7 years and are equivalent to M 7.0 earthquakes!

Because the most recent slow slip event on Kilauea happened in October 2015, and the events have a recurrence time of 2.5 years (give or take 3 months), HVO can forecast that the next one might occur between now and August 2018. But there won’t be any shaking that could be easily felt by individuals.

Source: USGS / HVO.

Sur le schéma ci-dessus, les flèches noires montrent l’intensité des séismes lents (voir échelle en bas du schéma), ainsi que leur orientation telle qu’elle a été enregistrée par le réseau GPS du HVO en octobre 2015. Les couleurs font référence à la topographie, depuis le niveau de la mer (en vert) jusqu’à 1200 m d’altitude (en marron). L’océan est en bleu. (Source : HVO)

Sommes-nous prêts à affronter la prochaine super éruption? // Are we ready to face the next super eruption ?

Je termine généralement ma conférence «Volcans et risques volcaniques» en disant que ce que je crains le plus, c’est l’éruption d’un «super volcan» comme le Taupo en Nouvelle-Zélande, le Toba en Indonésie ou le Yellowstone aux États-Unis. S’agissant de Yellowstone, j’explique que les volumineux nuages ​​de cendre produits par l’éruption causeraient de très sérieux dégâts aux Grandes Plaines qui sont le grenier des États-Unis. Ils affecteraient aussi profondément les communications. Notre société basée sur Internet serait certainement en grande difficulté si une telle situation se produisait. Je suis d’accord avec les scientifiques qui disent que le monde doit faire davantage d’efforts pour se préparer à la prochaine méga éruption volcanique.
Le tsunami dévastateur dans l’Océan Indien en 2004 et le séisme de Tohoku au Japon en 2011 sont des exemples de graves catastrophes naturelles. Cependant, le monde moderne n’a pas eu à faire face à une véritable catastrophe volcanique depuis au moins 1815, lorsque l’éruption du Tambora en Indonésie a tué des dizaines de milliers de personnes et provoqué une «année sans été» en Europe et en Amérique du Nord. De telles éruptions majeures atteignent le niveau 7 ou plus sur l’Indice d’Explosivité Volcanique (VEI) qui présente 8 échelons.
Il faut garder à l’esprit que la prochaine éruption de VEI-7 pourrait survenir au cours de notre vie et nous ne savons pas prévoir les éruptions. Même si nous en étions capables, je ne suis pas certain que nous soyons prêts à affronter de tels super événements
Un article publié par trois chercheurs américains au début du mois de mars 2018 dans Geosphere examine les conséquences potentielles d’une éruption de VEI-7. Les trois scientifiques ont analysé l’éruption de VEI-5 du Mont St Helens en 1980, et l’éruption de VEI-6 du Pinatubo en 1991. Ces événements ont tué des dizaines, voire des centaines de personnes, et occasionné des perturbations à des régions entières. Le Pinatubo a même envoyé assez de SO2 dans la stratosphère pour provoquer une baisse des températures sur la planète.
Une éruption de VEI-7 aurait des conséquences bien différentes. En 1257, une éruption de VEI-7 en Indonésie a probablement refroidi suffisamment la planète pour provoquer un Petit âge glaciaire. Le problème est que la prochaine super éruption aura lieu dans un environnement bien différent de celui du 13ème siècle. Aujourd’hui, l’agriculture, les systèmes de santé, le monde de la finance et d’autres secteurs de la vie moderne sont beaucoup plus interconnectés à l’échelle mondiale qu’ils ne l’étaient il y a quelques décennies. Il suffit de voir ce qui s’est passé en 2010 lors de l’éruption d’Eyjafjallajökull en Islande. L’éruption qui n’avait qu’un VEI-3 a paralysé le trafic aérien européen pendant plusieurs jours à cause des nuages ​​de cendre émis par le volcan. L’événement a causé des pertes économiques estimées à 5 milliards de dollars.
En conséquence, il serait souhaitable que les chercheurs commencent à anticiper une éruption de VEI-7 en étudiant ses effets potentiels sur les liaisons de communication. Par exemple, il faudrait savoir comment l’humidité atmosphérique et les cendres volcaniques peuvent interférer avec les signaux GPS. Il faudrait aussi faire des études afin de mieux comprendre comment de grandes quantités de magma s’accumulent et provoquent des éruptions. Cela permettrait de mieux prévoir où le prochain événement de VEI-7 est susceptible de se produire.
Les chercheurs possèdent déjà une longue liste de volcans capables de déclencher une éruption de VEI-7. Comme je l’ai écrit plus haut, ces volcans comprennent le Taupo en Nouvelle-Zélande, site de la dernière éruption du VEI-8 il y a 26 500 ans, et le Mont Damavand, situé à seulement 50 kilomètres de Téhéran.
Même s’il existe actuellement une faible probabilité de voir une super éruption survenir dans le court terme, si un tel événement devait se produire, les gens se tourneraient vers les scientifiques, les gestionnaires des services d’urgences, les gouvernements et d’autres entités et s’attendraient à ce qu’ils soient prêts à y faire face.
Source: D’après un article publié dans Nature.

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I usually end my conference « Volcanoes and volcanic risks” with the conclusion that what I fear most is an eruption of a ‘super volcano’ like Taupo in New Zealand, Toba in Indonesia, or Yellowstone in the United States. As far as Yellowstone is concerned, I explain that the massive ash clouds produced by the eruption would cause very serious damage to the Great Plains which are the granary of the U.S. They would also deeply affect communications. Our society based on the Internet would certainly be at a loss if such a situation occurred.  I agree with the scientists who say that the world needs to do more to prepare for the next huge volcanic eruption.

The devastating Indian Ocean tsunami of 2004 and the Tohoku earthquake in Japan in 2011 highlighted some of the worst-case scenarios for natural disasters. However, humanity has not had to deal with a cataclysmic volcanic disaster since at least 1815, when the eruption of Tambora in Indonesia killed tens of thousands of people and led to a ‘year without a summer’ in Europe and North America. Such powerful eruptions rank at 7 or more on the Volcanic Explosivity Index (VEI), which goes to 8.

We have to admit that the next VEI-7 eruption could occur within our lifetime, but we are not yet able to predict future eruptions. Even if we did, I am not sure we are ready to face super events

A paper published by three American researchers in early March 2018 in Geosphere explores the potential consequences of the next VEI-7 eruption.  All three have researched the VEI-5 eruption of Mount St Helens in Washington state in 1980, and the VEI-6 eruption of Mount Pinatubo in the Philippines in 1991. Those events killed dozens to hundreds of people and disrupted entire regions. Pinatubo even spewed enough SO2 into the stratosphere to cause global cooling.

A VEI-7 eruption would be of an entirely different scale. In 1257, a VEI-7 eruption in Indonesia probably cooled the planet down enough to kick off the Little Ice Age. The problem is the next super eruption will take place in quite a different environment. Today, agriculture, health care, financial systems and other aspects of modern life are much more globally interconnected than they were just a few decades ago. It suffices to see what happened in 2010 with the eruption of Eyjafjallajökull in Iceland. The eruption that ranked at just VEI 3 grounded European air traffic for days because of the ash clouds emitted by the volcano. The event caused an estimated 5 billion US dollars in economic losses.

As a consequence, researchers should start to prepare for a VEI-7 eruption by studying potential effects on crucial communications links such as how atmospheric moisture and volcanic ash can interfere with GPS signals. Others could work to improve their understanding of how large amounts of magma accumulate and erupt, helping scientists to forecast where the next VEI-7 event might occur.

The researchers already have a long list of candidate volcanoes that might be capable of a VEI-7 blast. As I put it before, they include Taupo in New Zealand, site of the world’s last VEI-8 eruption 26,500 years ago, and Iran’s Mount Damavand, which lies just 50 kilometres from Tehran.

Even if there is currently a low probability of a super eruption in the short term, when it occurs people will look to scientists, emergency managers, governments and other entities and expect them to be prepared.

Source : After an article published in Nature.

Yellowstone fait partie des super volcans de la planète (Photo: C. Grandpey)