Catégorie : Hawaii

Calibrage des gravimètres sur le Mauna Kea (Hawaii) // Calibrating gravimeters on Mauna Kea (Hawaii)

Un nouvel article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, nous explique comment la mesure de la gravité sur le Mauna Kea permet de surveiller le Mauna Loa. Au début de l’article, un scientifique conduit son 4X4 entre Hilo et le sommet du Mauna Kea avec deux gravimètres identiques à l’intérieur de son véhicule. Il s’arrête une demi-douzaine de fois au niveau de points de repère (benchmarks) installés depuis les années 1960. C’est ici qu’il va utiliser les deux gravimètres pour mesurer les variations d’intensité du champ de pesanteur.

Les gravimètres sont des instruments extrêmement précis capables de mesurer les variations de force gravitationnelle avec une précision de l’ordre du milligal [Le milligal, mgal, correspond à un millième de gal qui est l’unité CGS d’accélération (1 gal = 1 cm/s2)]. Cette force varie en fonction de la distance et de la quantité de masse entre l’instrument et le centre de la Terre. Tout comme la pression atmosphérique, elle varie en fonction de l’altitude. Plus on monte en altitude, plus on s’éloigne du centre de la Terre et plus la force gravitationnelle est faible. Cet effet d’élévation est la principale contribution aux changements de gravité mesurés sur le Mauna Kea. Les variations du champ de pesanteur ne sont pas aussi perceptibles que le changement d’atmosphère (il est difficile de respirer au sommet), mais une personne de taille moyenne pèse environ 150 grammes de moins – le poids d’une orange – au sommet du Mauna Kea que dans la ville de Hilo!

Depuis les années 1970,  les scientifiques mesurent les  petits changements de gravité (microgravité), variables avec le temps, sur le Mauna Loa et le Kilauea pour savoir si du magma s’accumule dans leurs réservoirs magmatiques. Cette intrusion magmatique ouvre et remplit souvent des fractures et / ou des espaces vides à l’intérieur de l’édifice volcanique, ce qui provoque une augmentation de la masse du volcan qui peut être mesurée avec un gravimètre.

La mesure de la gravité est un moyen de savoir ou de confirmer si l’inflation en cours, comme celle observée sur le Mauna Loa depuis 2014, est provoquée par l’arrivée d’un nouveau magma à l’intérieur du volcan. Comme indiqué précédemment, les gravimètres sont des appareils extrêmement précis et sensibles et ils nécessitent un étalonnage régulier. Comme l’effet principal mesuré provient des changements d’altitude, il est nécessaire de calibrer les gravimètres sur le Mauna Kea pour mesurer les changements provoqués par l’activité volcanique du Mauna Loa (4170 m). Le Mauna Kea (4207 m) convient parfaitement car il n’est pas influencé par l’activité volcanique étant donné que la dernière éruption du volcan remonte à plus de 4 500 ans.

Sans le Mauna Kea, les scientifiques du HVO devraient envoyer pour calibrage les gravimètres en Californie, avec le risque qu’ils soient endommagés pendant le voyage. La possibilité de calibrer les gravimètres du HVO sur Mauna Kea permet de concevoir un programme de surveillance gravimétrique pour mieux comprendre l’activité volcanique du Mauna Loa. Parallèlement à la déformation du sol et à la sismicité, les levés gravimétriques permettent de détecter la quantité de magma qui arrive lentement dans la chambre magmatique superficielle du Mauna Loa.

Source: USGS / HVO.

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A new article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains us how measuring gravity on Mauna Kea helps monitor Mauna Loa. The Observatory starts the article with a scientist driving between Hilo and the summit of Mauna Kea with two identical gravimeters in his car. He stops approximately half a dozen times at a series of benchmarks established beginning in the 1960s. At these benchmarks, the scientist uses the two gravimeters to measure the variation of the force in gravity.

Gravimeters, essentially extremely precise pendulums, can measure a change in the force of gravity to one-in-one billionth of the force one can feel every day. This force varies based on the distance and the amount of mass between the instrument and the center of the Earth.

Just like atmospheric pressure, the force of gravity changes depending on altitude. The higher in elevation one goes, the farther away one gets away from the centre of the Earth, and the weaker the force of gravity. This elevation effect is the primary contribution to changes in gravity measured on Mauna Kea. The changes in gravity are not as noticeable as the change in the atmosphere (it’s hard to breathe at the summit), but the average person also weighs about one-third of a pound less – the weight of an orange – at the summit of Mauna Kea than in Hilo!

Since the 1970s, small changes in time-varying gravity (microgravity) have been measured on Mauna Loa and Kilauea, both active volcanoes, to determine whether magma is accumulating in their magma reservoirs. This intruding magma often opens and fills cracks and/or empty spaces, causing a net increase in the volcano’s mass that can be measured with a gravimeter.

Measuring the gravity is an independent way to confirm whether ongoing uplift, like that occurring at Mauna Loa since 2014, is from new magma intruding into the volcano.

The precision and sensitivity of the gravimeters make them extremely delicate, and they require regular calibration. As the dominant effect that is measured is from changes in elevation, the ability to measure volcanic changes on the high elevations of Mauna Loa (4,170 m) requires to calibrate the instruments over similar elevations on Mauna Kea where there is currently no influence from volcanic activity. The volcano’s last eruption was more than 4,500 years ago.

Without Mauna Kea, HVO scientists would have to send the gravimeters back to California to be calibrated, making them susceptible to damage on their long journey. The opportunity to calibrate HVO gravimeters on Mauna Kea provides the ability to design a gravity monitoring program to help understand volcanic unrest at Mauna Loa. Along with ground deformation and seismicity, future gravity surveys could help detect how much magma is slowly being supplied to Mauna Loa’s shallow magma storage system.

Source: USGS / HVO.

Vue du Mauna Loa et du Mauna Kea (Photo : C. Grandpey)

Viscosité du magma et prévision éruptive // Magma viscosity and eruptive prediction

Suite à l’éruption du Kilauea (Hawaii) en 2018, une nouvelle étude explique que la mesure précoce de la viscosité du magma pourrait aider à prévoir certaines éruptions volcaniques

L’éruption du Kilauea de 2018 a fourni aux scientifiques une occasion unique d’identifier de nouveaux facteurs permettant de prévoir le comportement du magma et les risques des futures éruptions ainsi que les dangers associés.

Une équipe de chercheurs de l’Université d’Hawaï a identifié un indicateur de viscosité du magma susceptible d’être mesuré avant une éruption. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Nature.

Les auteurs de l’étude expliquent que les propriétés du magma à l’intérieur d’un volcan affectent le déroulement d’une éruption. En particulier, sa viscosité est un facteur majeur qui influence le degré de dangerosité d’une éruption pour les localités à proximité. Il est bien connu que les magmas très visqueux déclenchent des explosions plus puissantes car les gaz peuvent difficilement s’échapper, ce qui entraîne une accumulation de la pression à l’intérieur du système d’alimentation du volcan. De plus, l’extrusion d’un magma plus visqueux donne naissance à des coulées de lave plus lentes. A Hawaï, le magma sort à des températures très élevées, ce qui explique sa grande fluidité et que les coulées de lave parcourent parfois de très longues distances.

Les chercheurs ont remarqué que la viscosité du magma n’est généralement évaluée qu’après une éruption, pas avant. C’est pourquoi ils ont essayé d’identifier les premiers indices de viscosité du magma. L’événement de 2018 a débuté avec une première phase d’activité dans la Lower East Rift Zone du Kilauea. La première des 24 fractures éruptives s’est ouverte début mai et l’éruption s’est poursuivie pendant trois mois. Cette situation a permis aux scientifiques d’obtenir une foule d’informations. En particulier, ils ont obtenu de nombreuses données sur le comportement du magma à haute et basse viscosité, ainsi que sur les contraintes pré-éruptives qui se sont exercées dans le substrat rocheux sous le Kilauea.

On sait que l’activité tectonique et volcanique provoque la formation de failles dans la roche qui constitue la croûte terrestre. Lorsque les contraintes géologiques agissent sur ces failles, les géologues peuvent mesurer leur orientation 3D et leur mouvement en analysant la sismicité. En étudiant ce qui s’est passé dans Lower East Rift Zone du Kilauea en 2018, ils ont pu déterminer que la direction des mouvements des failles dans cette zone avant et pendant l’éruption pouvait être utilisée pour estimer la viscosité du magma pendant les périodes précédant l’activité volcanique. Les chercheurs ont ainsi pu montrer qu’avec une surveillance digne de ce nom, ils peuvent établir une relation entre la pression et les contraintes dans le système d’alimentation d’un volcan et le mouvement en profondeur d’un magma plus visqueux. Ils pensent que de telles analyses permettront de mieux anticiper le comportement éruptif de volcans comme le Kilauea et de prendre des mesures adaptées à la situation.

Source: West Hawaii Today.

[Remarque personnelle: S’agissant du Kilauea, le processus éruptif est assez bien connu et ne réserve guère de surprises. Comme le volcan se trouve sur un point chaud et est alimenté par du magma à très haute température en provenance du manteau terrestre, la lave est en général très fluide avec des coulées de lave qui parcourent de longues distances et peuvent être destructrices, comme on l’a vu lors de l’éruption de 2018. Sur d’autres volcans du monde qui ont des magmas plus différenciés, une telle étude pourrait présenter un intérêt certain pour anticiper le comportement éruptif.

Vous pourrez également lire le résumé de l’étude que j’ai effectuée sur le processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/]

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In the wake of Kilauea’s 2018 eruption in Hawaii, a new study explains that measuring magma viscosity early could forecast volcanic eruptions The 2018 Kilauea eruption provided scientists with a unique opportunity to identify new factors to help forecast the behaviour and associated hazards of future eruptions.

A team of researchers from the University of Hawaii identified an indicator of magma viscosity that can be measured before an eruption. Their findings were published in the journal Nature.

The authors of the study explain that the properties of the magma inside a volcano affect how an eruption will play out. In particular, its viscosity is a major factor in influencing how hazardous an eruption could be for nearby communities. It is well known that very viscous magmas are linked with more powerful explosions because they can block gas from escaping through vents, allowing pressure to build up inside the volcano’s plumbing system. Moreover, the extrusion of more viscous magma results in slower-moving lava flows. In Hawaii, magma comes out at very high temperatures, which accounts for its high fluidity and for lava flows travelling sometimes very long distances.

The researchers have noticed that magma viscosity is usually only quantified well after an eruption, not in advance. So, they have tried to identify early indications of magma viscosity that could help forecast a volcano’s eruption style.

The 2018 event included the first eruptive activity in Kilauea’s Lower East Rift Zone since 1960. The first of 24 fissures opened in early May, and the eruption continued for three months. This situation provided the scientists with unprecedented access to information. In particular, the event provided a wealth of simultaneous data about the behaviour of both high- and low-viscosity magma, as well as about the pre-eruption stresses in the solid rock underlying Kilauea.

It is known that tectonic and volcanic activity cause faults to form in the rock that makes up Earth’s crust. When geologic stresses cause these faults to move against each other, geoscientists measure the 3D orientation and movement of the faults using seismic instruments. By studying what happened in Kilauea’s Lower East Rift Zone in 2018, they determined that the direction of the fault movements in the lower East Rift Zone before and during the volcanic eruption could be used to estimate the viscosity of rising magma during periods of precursory unrest. The researchers were able to show that with robust monitoring that they can relate pressure and stress in a volcano’s plumbing system to the underground movement of more viscous magma. They think this will enable monitoring experts to better anticipate the eruption behaviour of volcanoes like Kilauea and to tailor response strategies in advance.

Source: West Hawaii Today.

[Personal note: As far as Kilauea is concerned, the eruptive process is fairly well known. As the volcano lies on a hotspot with magma coming at very high temperature from the Earth’s mantle, the lava is very fluid with long distance lava flows that can de destructive, as could be seen during the 2018 eruption. On other volcanoes in the world which have more differentiated magmas, a similar study could prove useful to predict the behaviour of the eruptions.

You can also read  the abstract of the study I made about the lava cooling process on Kilauea volcano: https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/]

Eruption 2018 du Kilauea (Fissure 8) [Crédit photo : HVO]

Photo : C. Grandpey

Volcans du monde // Volcanoes of the world

Voici quelques nouvelles de l’activité volcanique dans le monde:

L’UWI indique que l’activité éruptive à La Soufrière de Saint-Vincent continue de suivre le même schéma que ces derniers jours. Aucune explosion majeure n’a été observée, mais l’UWI précise que tout risque n’est pas écarté pour les prochains jours. Les scientifiques mettent en garde sur le risque de lahars qui pourraient se déclencher avec l’arrivée de la saison des pluies.  Le niveau d’alerte reste maximum (Rouge). 13 303 personnes ont été déplacées par l’éruption. 88 centres d’hébergement temporaire abritent 6208 personnes. 6567 autres logent chez des parents ou amis.

Panache éruptif de La Soufrière (Source : UWI)

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L’éruption se poursuit dans la Geldingadalir (Islande). Cela fait maintenant plus d’un mois que la lave est émise par des bouches qui s’alignent le long d’une fracture éruptive au cœur de la péninsule de Reykjaes. A noter que le double cône très spectaculaire qui s’était formé au début de l’éruption a cessé de fonctionner et se contente maintenant de dégazer.

Un séisme de M 4.1 a été enregistré sur la Péninsule de Reykjanes à 23 h 05 le 20 avril 2021. Il s’agit du séisme le plus significatif sur la péninsule depuis le début de l’éruption dans la Geldingadalur le 19 mars. Les scientifiques islandais expliquent que le séisme était probablement dû à «des mouvements de stress dans la croûte terrestre dus à l’éruption. »

Les autorités islandaises ont sécurisé le site de l’éruption avec des sentiers bien balisés et des parkings pour les véhicules. Cependant, les visiteurs doivent se méfier des gaz volcaniques.

Image webcam du superbe double cône au début de l’éruption

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L’OVPF indique que l’éruption du Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) se poursuit dans l’Enclos Fouqué avec deux bouches actives qui continuent d’émettre des fontaines et des coulées de lave. La lave n’avance pas et le front des coulées reste confiné sur le plateau au-dessus des Grandes Pentes (voir carte ci-dessous). A noter que la déflation du sommet a fait place à une légère inflation et que les émissions de CO2 dans les zones à proximité du volcan ont augmenté. Il se pourrait donc que l’éruption se poursuive encore un certain temps, voire s’intensifie. On estime à 7 millions de mètres cubes le volume de lave émis depuis le début de l’éruption.

Source: OVPF.

Evolution du champ de lave : en noir le 10 avril ; en jaune le 11 avril et en rouge le 20 avril 2021. Le trait blanc représente la fracture éruptive qui s’est ouverte le 9 avril 2021. (Source : OVPF)

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L’éruption du Kilauea (Hawaii) continue sans changement significatif à l’intérieur de l’Halema’uma’u. Seule la partie ouest du lac de lave est active et alimentée par une bouche qui s’est ouverte dans la partie NO du cratère. La surface de la lave se trouve à environ 226 m de profondeur et reste invisible depuis les points d’observation au sommet du volcan. Les émissions de SO2 s’élèvent en ce moment à 950 tonnes par jour.

Source : HVO.

Vue du cratère e l’Halema’uma’u (Phoro : HVO)

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Le Pacaya (Guatemala) maintient un niveau d’activité élevé. On observe une colonne de dégazage de 200 mètres au-dessus du cratère, tandis que des panaches de cendres montent jusqu’à 2800 mètres. La coulée de lave sur le flanc ouest continue d’être active mais les différents fronts n’ont pas avancé de manière significative. S’agissant de la sismicité, on enregistre toujours des épisodes de tremor

Source : INSIVUMEH. .

Panache éruptif du Pacaya (Source : INSIVUMEH)

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 Au Kamchatka, le niveau d’alerte du Karymxky, du Sheveluch et de l’Ebeko est Orange, celui du Bezymianny est Jaune. Tous autres volcans de la péninsule sont au Vert.

Source : KVERT.

Vue du cratère de l’Ebeko en 2006 (Crédit photo: Wikipedia)

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Ces informations ne sont pas exhaustives. Vous en trouverez d’autres (en anglais) en lisant le bulletin hebdomadaire de la Smithsonian Institution :

https://volcano.si.edu/reports_weekly.cfm

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Here is some news of volcanic activity around the world :

UWI indicates that eruptive activity at St Vincent’s La Soufrière continues to follow the same pattern as in recent days. No major explosion has been observed, but UWI says that all risks are not ruled out for the next few days. Scientists warn of the risk of lahars that could be triggered with the onset of the rainy season. The alert level remains at its maximum (Red). 13,303 people were displaced by the eruption. 88 shelters accomodate 6,208 people. 6,567 others are staying with relatives or friends.

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The eruption continues in Geldingadalir (Iceland). For more than a month now, lava has been emitted from vents that line up along an eruptive fissure in the heart of the Reykjaes Peninsula. The very spectacular double cone that formed at the start of the eruption is no longer active and is now only degassing.

An M 4.1earthquake was detected on the Reykjanes peninsula at 11.05pm on April 20th, 2021. It is the largest earthquake that has been detected on the peninsula since the eruption in nearby Geldingadalir began on March 19th. Icelandic geologists explain that the earthquake was likely due to “stress movements in the earth’s crust due to the eruption”.

Icelandic authorities have secured the eruption site with well-marked trails and parking spaces for vehicles. However, visitors should beware of volcanic gases.

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OVPF indicates that the eruption of Piton de la Fournaise (Reunion Island) continues in the Enclos Fouqué with two active vents which emit lava fountains and lava flows. The lava does not advance and the flow front remains confined to the plateau above the Grandes Pentes. The summit deflation has given way to slight inflation and CO2 emissions in areas near the volcano have increased. The eruption could therefore continue for some time or even intensify. The volume of emitted lava has been estimated at 7 million cubic metres since the start of the eruption.

Source: OVPF.

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The eruption of Kilauea (Hawaii) continues without significant change within Halema’uma’u. Only the western part of the lava lake is active and fed by a vent that opened in the NW part of the crater. The lava surface is about 226 m deep and remains invisible from observation posts at the summit of the volcano. SO2 emissions have been measured at 950 tonnes per day.

Source: HVO.

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Pacaya (Guatemala) maintains a high level of activity. A degassing column 200 metres above the crater is observed, while ash plumes are rising up to 2,800 metres. The lava flow on the western flank continues to be active but the various fronts have not advanced significantly. Regarding seismicity, there are still episodes of tremor

Source: INSIVUMEH. .

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In Kamchatka the alert level for Karymxky, Sheveluch and Ebeko is Orange. The alert level for Bezymianny is Yellow. It is Green for the other volcanoes of the peninsula. .

Source: KVERT.

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This information is not exhaustive. You can find more by reading the Smithsonian Institution’s weekly report:

https://volcano.si.edu/reports_weekly.cfm

Mauna Loa: une éruption à court terme ? // A short-term eruption ?

34 séismes ont de nouveau été enregistrés sur le Mauna Loa le 11 avril 2021. Bien qu’ils n’aient que de faibles magnitudes, les scientifiques ont prévenu la population que la hausse de l’activité sismique observée depuis quelque temps peut annoncer une éruption dans un proche avenir. On a enregistré 155 séismes d’une magnitude supérieure à M 1,5 au cours des sept derniers jours et 740 événements au cours du mois dernier, dont une secousse de M 4,3 le 3 avril.

Le séisme le plus important du 11 avril avait une magnitude de M 3,2, avec son épicentre à Pahala, au sud du sommet du Mauna Loa. Un séisme de M 3.0 a également été enregistré dans l’après-midi de ce même jour.

En mars, au vu de la sismicité, l’USGS a déclaré que ce serait le bon moment pour la population de mettre à jour les plans d’urgence personnels en cas d’éruption. Les données historiques montrent que, lors des éruptions précédentes, les coulées de lave n’ont mis que quelques heures pour atteindre les zones habitées. On se trouve dans la même situation que celle qui précède la saison des ouragans. Il est conseillé d’avoir un plan d’urgence en cas d’éruption. Un «go-bag» (sac d’urgence) avec des articles essentiels et les documents importants est recommandé si des évacuations sont ordonnées dans l’urgence en cas d’éruption.

Les éruptions du Mauna Loa ont tendance à produire de grandes coulées de lave rapides qui peuvent avoir un impact sur les localités dans les parties est et ouest de la Grande Ile, de Kona à Hilo. Hilo, à l’est d’Hawaï, s’est trouvée sous la menace de sept coulées de lave depuis les années 1850. En 1984, la lave s’est arrêtée à environ 6 kilomètres de la ville. Sur les côtés sud et ouest de l’île, des coulées de lave ont atteint la côte à huit reprises, dont trois fois en 1950.

Source: Presse hawaiienne.

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34 earthquakes were again recorded on Mauna Loa on April 11th, 2021. Though only registering small magnitudes, scientists have warned citizens that the mounting seismic activity could signal that an eruption may be possible in the near future. There have been 155 earthquakes greater than M 1.5 in the past seven days, and 740 in the past month, including an M 4.3 event on April 3rd.

The most significant quake on April 11th had a magnitude of M 3.2, with its epicentre in Pahala, south of the summit of Mauna Loa. An M 3.0 tremor also struck in the afternoon of that same day.

In March, USGS said that as the volcano continues to awaken from its slumber, it would be a good time for people to revisit their personal emergency plans in the event of an eruption. Historical data shows that in previous eruptions it could take just hours for lava flows to reach populated areas. Similar to preparing for hurricane season, having an eruption plan in advance helps during an emergency. A “go-bag” with essential items and important documents is recommended, should evacuations be ordered in the event of an eruption.

Mauna Loa eruptions tend to produce large, fast-moving lava flows that can impact communities on both the east and west sides of the Big Island from Kona to Hilo.

Hilo in the east of Hawaii has been threatened by seven lava flows since the 1850s. In 1984, the lava stopped approximately 6 kilometres from the city. On the south and west sides of the island, lava flows have reached the coast eight times, including three times in 1950.

Source : Hawaiian news media.

Impact prévisible des coulées de lave du Mauna Loa (Source : USGS)