Catégorie : Kilauea

L’Observatoire du Mauna Loa, la Courbe de Keeling et les concentrations de CO2 // Mauna Loa Observatory, Keeling Curve and CO2 concentrations

Dans les notes expliquant l’évolution du réchauffement climatique, je fais très souvent référence à la Courbe de Keeling qui fait apparaître les concentrations de CO2 sur le Mauna Loa, un volcan qui culmine à 4169 mètres sur la Grande Ile d’Hawaii

Tout a commencé sur le Mauna Loa en 1956 quand a été construit un nouvel observatoire de haute altitude, le Mauna Loa Observatory (MLO), aujourd’hui géré par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

L’observatoire n’a pas été édifié au sommet de ce volcan actif car les éruptions qui le secouent de temps en temps auraient probablement perturbé les mesures. Il a donc été implanté un peu plu bas, sur le flanc nord, à 3397 mètres d’altitude. Les mesures atmosphériques du CO2 ont permis de voir puis de comprendre le changement climatique en cours.

Dès leur début en 1958, les mesures du CO2 effectuées au MLO par Charles Keeling montrent une très forte teneur (ou concentration) de l’atmosphère en dioxyde de carbone ou gaz carbonique. Elle est exprimée en ppm, ou partie pour million.

La Courbe de Keeling nous montre les concentrations de CO2 bien avant la construction du MLO. Les données ont été tirées des analyses de carottes de glaces anciennes. On remarquera qu’en mai 2019 la  Courbe a dépassé 415 ppm de C02 dans l’atmosphère, ce qui fait remonter au Pliocène, il y a 3 millions d’années. Les températures étaient alors de 3 à 4 °C plus élevées que de nos jours ; les arbres poussaient en Antarctique et le niveau des océans était 15 mètres plus haut qu’aujourd’hui.

Le 29 novembre 2020, la concentration de CO2 dans l’atmosphère, moyennée sur la Terre grâce à un réseau d’observatoires, atteignait 415,50 ppm. Toujours à l’échelle terrestre, l’augmentation du CO2 de cette dernière année, entre les 29 novembre 2019 et 2020, a été de 4,83 ppm (soit 1,18 %). C’est considérable et inquiétant.

En cliquant sur le lien ci-dessous, vous aurez accès à une petite vidéo dans laquelle le fils de Charles Keeling (décédé en 2005), Ralph, montre comment sont effectuées les mesures. La technique est la même que celle mise au point par son père. Quand les premiers prélèvements d’air ont été effectués en 1958, les concentrations de CO2 atteignaient 315 ppm  Elles étaient de 412,78 ppm le 3 décembre 2020 !

La vidéo est en anglais. En voici un résumé en quelques phrases pour les blogonautes qui ne comprennent pas la langue de Shakespeare :

Pour prélever l’air, Ralph utilise un récipient en verre dans lequel on a créé le vide. Quand il ouvre le robinet, l’air et son CO2 s’engouffrent dans le récipient qui est refermé et transporté jusqu’au laboratoire pour y être analysé. Grâce à mon permis de travail dans le Parc des Volcans d’Hawaii, j’ai eu la chance de pouvoir y pénétrer et de voir le « manomètre » utilisé par Charles Keeling dans les années 1960. Après évacuation de l’air et conservation du CO2, des analyses permettent de connaître la composition isotopique du gaz qui a été prélevé. Cela permet de connaître son origine (gaz d’échappement des voitures, usine, océan, etc.)

https://youtu.be/dXBzFNEwoj8

Source : CLIMAT’O : le blog d’Alain GIODA, historien du climat.

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In the posts explaining the evolution of global warming, I very often refer to the Keeling Curve which shows the concentrations of CO2 on Mauna Loa, a volcano which rises to 4,169 metres on Hawaii Big Island

It all started on Mauna Loa in 1956 when a new high altitude observatory was built, the Mauna Loa Observatory (MLO), now managed by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

The observatory was not built at the top of this active volcano because the eruptions that shake it from time to time would probably have disrupted the measurements. It was therefore implanted a little lower, on the northern flank, at an altitude of 3,397 metres. Atmospheric CO2 measurements have made it possible to see and then understand the ongoing climate change.

From their start in 1958, CO2 measurements carried out at MLO by Charles Keeling showed a very high content (or concentration) of carbon dioxide or CO2 in the atmosphere. It is expressed in ppm, or parts per million. The Keeling Curve shows us the CO2 concentrations long before the construction of the MLO. The data was obtained from analyzes of old ice cores. Note that in May 2019 the Curve exceeded 415 ppm of CO2 in the atmosphere, which dates back to the Pliocene, 3 million years ago. The temperatures were then 3 to 4 degrees Celsius higher than nowadays; trees were growing in Antarctica and the sea level was 15 metres higher than today.

On November 29th, 2020, the CO2 concentration in the atmosphere, averaged over the Earth by a network of observatories, reached 415.50 ppm. Also on a terrestrial scale, the increase in CO2 over the past year, between November 29th, 2019 and 2020, was 4.83 ppm (or 1.18%). It is huge and disturbing.

By clicking on the link below, you will have access to a small video in which Ralph, the son of Charles Keeling (deceased in 2005), shows how the measurements are made. The technique is the same as that developed by his father. When the first air samples were collected in 1958, CO2 concentrations reached 315 ppm They were 412.78 ppm on December 3, 2020!

The video is in English. Here is a short summary : To take a sample of the the air, Ralph uses a glass container with vacuum in it. When he opens the tap, the air and its CO2 flow into the container, which is closed and transported to the laboratory for analysis. Thanks to my permit to work in the Hawaii Volcanoes Park, I was lucky enough to be able to enter the lab and see the « manometer » used by Charles Keeling in the 1960s. After evacuation of the air and conservation of the CO2, analyzes make it possible to know the isotopic composition of the gas which has been sampled. This allows to know its origin (car exhaust, factory, ocean, etc.) https://youtu.be/dXBzFNEwoj8

Source : CLIMAT’O : le blog d’Alain GIODA, historien du climat.

Mauna Loa Observatory (Photo : C. Grandpey)

La Courbe de Keeling depuis ses origines

(Source : Scripps Institution of Oceanography / NOAA)

Kilauea (Hawaii): les leçons de l’éruption de 2007 // The lessons from the 2007 eruption

Lorsqu’il n’y a pas d’éruptions, on se plonge dans les souvenirs des événements du passé pour entretenir la fascination pour les volcans. C’est ce que font les géologues du HVO depuis la fin de l’éruption du Kilauea en 2018. Dans leur dernier article Volcano Watch, ils nous parlent d’un événement qui, comme l’éruption de 2018, s’est déroulé sur l’East Rift Zone du Kilauea. Cette éruption a débuté la veille du Thankgiving – Thanksgiving Eve Breakout (TEB) – le 21 novembre 2007.

Bien que cette éruption – et la coulée de lave qui l’a accompagnée – ait été beaucoup moins destructrice que l’éruption de 2018, elle a néanmoins menacé pendant plusieurs mois des maisons du district de Puna. La TEB a également permis de tirer des leçons importantes sur le comportement des coulées de lave et les risques qui y sont liés dans une zone de rift; elles pourront être prises en compte lors de futures éruptions du Kilauea.

À la fin de 2007, l’éruption du Pu’uO’o qui avait débuté en janvier 1983 dans la Middle East Rift Zone ne montrait aucun signe de ralentissement. Une nouvelle bouche s’était ouverte en juillet de cette même année juste à l’est du cône du Pu’uO’o.

Entre septembre et novembre 2007, la lave s’est dirigée vers le nord de la zone de rift en formant un grand chenal surélevé.

En début de journée le 21 novembre, la veille du Thanksgiving, une coulée de lave s’est échappée du flanc sud du chenal surélevé et, en suivant la pente formée par les levées de ce même chenal, elle s’est dirigée vers le sud.

Cette nouvelle coulée a avancé lentement vers le bas de la pente. Grâce à se fluidité, la lave pahoehoe a ensuite formé un tunnel en poursuivant sa course. La coulée a traversé les vestiges de la subdivision des Royal Gardens en se dirigeant vers l’océan.

La lave a atteint le littoral, juste à l’ouest de Kalapana, en mars 2008. Le tunnel de lave est resté actif pendant trois ans, et a continué à alimenter les entrées de la lave dans l’océan. L’alimentation constante par l’intermédiaire du tunnel a permis à la coulée de s’épandre de plus en plus loin sur les basses pentes en bordure de la plaine côtière.

Au milieu de l’année 2010, la progression de la lave vers l’est a commencé à menacer la subdivision des Kalapana Gardens. La zone avait déjà été recouverte par des coulées en 1990, et les habitations avaient été reconstruites les années suivantes. Entre juillet 2010 et janvier 2011, la lave a détruit trois maisons, tout en menaçant de nombreuses autres.

Quelques mois plus tard, une nouvelle ascension du magma dans le système d’alimentation à proximité du Pu’uO’o a provoqué une augmentation de la pression, et l’apparition de nouvelles bouches à l’ouest de Pu’uO’o en mars 2011. L’activité s’est poursuivie pendant encore sept ans.

La principale leçon à tirer de l’éruption de 2007 est qu’un changement mineur de la position des bouches éruptives sur la zone de rift peut entraîner un changement majeur dans la direction d’une coulée de lave et provoquer de nouveaux dangers.

Lorsque l’éruption du 21 novembre 2007 a commencé, la bouche éruptive s’est légèrement déplacée, ce qui a occasionné un changement de direction de la lave du nord vers le sud. On peut donc en conclure que l’emplacement précis d’une bouche éruptive par rapport à l’axe de la zone de rift peut déterminer la direction que va emprunter la lave.

La coulée du 21 novembre 2007 montre également comment une éruption peut créer de nouvelles structures sur la zone de rift, tels que des chenaux et des boucliers de lave qui peuvent ultérieurement influencer la direction empruntée par une coulée.

Des observations similaires ont été faites lors de l’éruption du Kilauea en 2018. La lave issue des premières fractures a façonné une nouvelle topographie qui a contribué à orienter la coulée issue de la Fractire n°8 vers le nord-est, en direction des subdivisions de Kapoho.

Ces exemples démontrent que les premières heures, ou les premiers jours, d’une éruption dans une zone de rift sont déterminantes, que ce soit sur le Kilauea ou le Mauna Loa.

Pour le moment, en novembre 2020, les instruments de surveillance du Kilauea montrent une sismicité et des déformations très stables sur le volcan, ainsi que de faibles émissions de SO2. On n’a observé que des changements géologiques mineurs depuis la fin de l’activité éruptive en septembre 2018. La pièce d’eau au fond de l’Halema ‘uma’u continue de s’étendre et de s’approfondir lentement.

Source: HVO.

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When there is no eruption , one resorts to the memories of past eruptions to keep the fascination with volcanoes. This is what HVO geologists have done in Hawaii since the end of Kilauea’s 2018 eruption. In their last Volcano Watch article, they tell the visitrs of the HVO website about a precedent event on the East Rift Zone: the Thanksgiving Eve Breakout (TEB) lava flow on November21st, 2007.

Although the TEB flow was much less destructive than the 2018 Lower East Rift Zone eruption, it nevertheless threatened homes in lower Puna for months. The TEB episode also bore important lessons on lava flow hazards that are worth considering in any future rift zone eruption in Hawai‘i.

By late 2007, the Pu’uO’o eruption that had started in January 1983 on the middle East Rift Zone was already 24 years old and showed no signs of slowing down. A new vent had formed in July just east of the Pu’uO’o cone, with lava heading north of the rift zone, forming a large perched lava channel between September and November 2007.

Early on November 21st, the day before Thanksgiving, lava broke out of the vent area on the south flank of the elevated lava channel, and the slope of the channel levees helped direct lava toward the south.

The new TEB flow slowly advanced downslope, with the fluid pahoehoe lava forming a lava tube as it moved. The flow cut through the remains of Royal Gardens subdivision on its course to the ocean.

The TEB flow reached the coastline, just west of Kalapana, in March 2008. Its lava tube remained active for three years, supplying lava to ocean entries. The consistent supply through the tube allowed the flow to gradually widen on the low slopes of the coastal plain.

In mid-2010, the eastward expansion of the flow began threatening Kalapana Gardens subdivision. The subdivision had been covered by lava flows in 1990, with subsequent rebuilding in later years. Between July 2010 and January 2011, a lava flow crisis destroyed three homes, while threatening many more.

Eventually, a new ascent of magma in the feeding system near Pu’uO’o caused an increase in pressure, which then caused an intrusion and new vents to form west of Pu’uO’o in March 2011. Activity continued from new vents for another seven years.

The main lesson to be drawn from the 2007 eruption is that a minor shift in vent position on the rift zone can cause a major change in lava flow direction and the resulting hazard.

When the TEB breakout started, it slightly moved the vent location but it shifted the entire movement of the flow from north to south. The precise location of a vent relative to the axis of the rift zone, which forms a subtle ridge, can determine which side of the ridge the flows descend.

The TEB flow also shows how an eruption can build new features on the rift zone, like lava channels and lava shields, that can influence subsequent flow direction. Similar observations were made during the 2018 Kilauea eruption when lava from early fissures built up new topography that contributed to orient the destructive fissure 8 flow northeast towards Kapoho subdivisions.

These examples illustrate why the opening hours or days of a rift zone eruption are so consequential for hazards, both for Kilauea and Mauna Loa.

For the time being, in November 2020, Kilauea monitoring data shows typical rates of seismicity and ground deformation, low rates of SO2 emissions, and only minor geologic changes since the end of eruptive activity in September 2018. The water lake at the bottom of Halema‘uma‘u continues to slowly expand and deepen.

Source : USGS / HVO.

Vue du site éruptif en 2007, avec le chenal creusé par la lave

Vues des coulées de l’éruption de 2007

(Photos : C. Grandpey)

Séisme sur le Mauna Loa (Hawaii) // Earthquake on Mauna Loa (Hawaii)

L’Observatoire des volcans d’Hawaii (HVO) a enregistré un séisme de M 4.1 sous le flanc nord-ouest du Mauna Loa le 4 décembre 2020 à 7h44 (heure locale). L’épicentre a été localisé à environ 22 km à l’est-nord-est de Honaunau-Napo’opo’o, à une profondeur d’environ 5 km.

De légères secousses ont été ressenties sur la Grande Ile, sans qu’aucun dégât n’ait été signalé aux bâtiments ou aux structures.

Cependant, des répliques sont possibles.

Selon le HVO, le séisme n’a eu aucun effet apparent sur le comportement du Kilauea ou du Mauna Loa.

Le niveau d’alerte volcanique du Mauna Loa reste à Advisory (surveillance conseillée). Le dernier séisme survient alors que les scientifiques continuent de suivre les petits essaims qui se produisent de temps à autre sous le sommet du Kilauea. Le HVO explique que plus de 80 séismes ont été détectés entre le 29 et le 30 décembre 2020. L’événement le plus significatif avait une magnitude de M3,0, mais la plupart avaient une magnitude inférieure à M 1,0. Les scientifiques expliquent que ces essaims à faible profondeur ne signifient pas pour autant qu’une éruption est imminente.

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The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) recorded an M 4.1 earthquake located beneath Mauna Loa’s northwest flank on December 4th, at 7:44 a.m. (local time).

The epicentre was located about 22 km east-northeast of Hōnaunau-Nāpō’opo’o, at a depth of about 5 km depth.

Light shaking has been reported across the Island of Hawai’I, with no damage reported to buildings or structures. However, aftershocks are possible.

According to HVO, the earthquake had no apparent effect on the behaviour of Kilauea or Mauna Loa volcanoes. The Volcano Alert Level for Mauna Loa will remain at Advisory.

This event comes as scientists continue to track clusters of quakes below Kilauea’s summit.

HVO said more than 80 quakes were detected between December 29th and 30th, 2020. The most significant event had a magnitude M3.0, but most were less than M 1.0. Scientists explain that the clusters of shallow quakes do not mean an eruption is imminent.

Source : HVO

Nouvelle histoire d’eau à Hawaii // New story about water in Hawaii

Quand on me parle d’Hawaii, ce mot est synonyme de volcans, d’éruptions et de coulées de lave. En ce moment, les éruptions sont au point mort et le Kilauea a cessé d’émettre de la lave au mois d’août 2018. La dernière éruption a laisse derrière elle un immense gouffre au sommet du volcan, là où mijotait un superbe lac de lave. Au fond de ce gouffre de 500 mètres, les scientifiques du HVO ont vu apparaître en juillet 2019 une poche d’eau qui a fini par former une mare puis un petit lac dont la superficie et la profondeur augmentent semaine après semaine. Début novembre 2020, cette profondeur était d’une cinquantaine de mètres.

Dans une note rédigée le 12 octobre 2019, j’explique l’origine cette eau.

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/10/12/kilauea-hawaii-leau-de-lhalemaumau-the-water-in-halemaumau-crater/

Quand ils ont vu l’eau apparaître au fond de l’Halema’uma’u, les scientifiques ont proposé deux hypothèses : ce pouvait être le résultat de l’accumulation d’eau de pluie, ou bien une résurgence de la nappe phréatique qui se trouve sous le cratère de l’Halemau’mau. Au moment de l’éruption, quand le plancher de la caldeira s’est effondré et a été remplacé par le gouffre profond que l’on observe aujourd’hui, le niveau de la nappe phréatique s’est abaissé sous le cratère nouvellement formé, tout en étant isolée de la lave par un manchon de matériaux.. Une fois l’éruption terminée en août 2018, la situation géologique du sommet du Kilauea s’est stabilisée, de sorte que le niveau de la nappe phréatique a commencé à s’élever et, peu à peu, a probablement retrouvé son niveau d’origine, autrement dit un équilibre hydraulique avec la nappe phréatique.

La poche d’eau au fond de l’Halema’uma’u confirme donc la présence d’une vaste nappe phréatique sous la partie sommitale du Kilauea. C’est important car à Hawaii, comme dans beaucoup d’îles, l’eau est un bien précieux. Essentiellement à cause de l’afflux de touristes, la demande en eau est très forte dans l’archipel hawaiien et une grande partie de l’eau qui s’accumule à la surface au moment des précipitations disparaît avant de pouvoir être utilisée. On sait toutefois que la majeure partie de l’eau s’infiltre dans des d’aquifères côtiers, couches souterraines de roches poreuses.

Un article paru dans Courrier International offre de grands espoirs aux Hawaiiens quant à leur alimentation en eau. Grâce à une nouvelle technique qui repose sur le traçage de la résistivité électrique, une équipe d’hydrogéologues a découvert que le sol volcanique de l’archipel hawaiien collectait et accumulait l’eau douce sous le fond de l’océan. Les scientifiques ont détecté un immense réservoir d’eau douce qui n’avait jamais été identifié jusque-là, à 500 mètres sous le plancher océanique. Les Les résultats de leur étude ont été publiés dans Science Advances le 25 novembre 2020.

Situé à 4 kilomètres au large de la côte ouest de la Grande Ile, ce réservoir contiendrait 3,5 kilomètres cubes d’eau douce. Il pourrait constituer une aide précieuse pour éviter les pénuries et éloigner les menaces de sécheresse. En outre, il semble que l’eau de ce vaste réservoir soit plus facile à pomper que les aquifères côtiers, car elle est sous haute pression. L’équipe de chercheurs estime que ce nouveau réservoir offshore est constitué par l’eau qui s’écoule des aquifères côtiers.

Si le pompage de cette eau sous le plancher océanique ne semble pas poser de gros problèmes techniques, il soulève toutefois un certain nombre de questions. Certains scientifiques se montrent prudents. L’ensemble du système aquifère est probablement connecté et le pompage de cette eau au large de Big Inland pourrait avoir un impact négatif sur les écosystèmes et sur les quantités d’eau disponibles pour les pompes sur l’île.

En dépit de ces réserves, la découverte de cet immense réservoir d’eau douce est une bonne nouvelle. Certains imaginent même une situation identique dans d’autres îles volcaniques comme la Réunion, les archipels du Cap-Vert et des Galapagos, qui présentent une géologie similaire.

Source : Courrier International.

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When people talk to me about Hawaii, the word is synonymous with volcanoes, eruptions and lava flows. These days, the eruptions are at a standstill and Kilauea stopped emitting lava in August 2018. The last eruption left behind a huge chasm at the top of the volcano, instead of the superb lava lake. At the bottom of this 500-metre chasm, HVO scientists saw a pocket of water appear in July 2019; it eventually formed a pond and then a small lake whose area and depth increased week after week. Early in November 2020, its depth was around 50 metres. In a post written on October 12th, 2019, I explained the origin of this water. https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/10/12/kilauea-hawaii-leau-de-lhalemaumau-the-water-in-halemaumau-crater/

When they saw water appear at the bottom of Hale’uma’u, the scientists proposed two hypotheses: it could be the result of the accumulation of rainwater, or a resurgence of the water table which is located under the Halemau’mau Crater. At the time of the eruption, when the caldera floor collapsed and was replaced by the deep chasm seen today, the groundwater level dropped below the newly formed crater, while being isolated from the lava by a layer of materials .After the eruption ended in August 2018, the geological situation of the summit of Kilauea stabilized, so that the groundwater level began to rise and, little by little, probably regained its original level, in other words a hydraulic equilibrium with the water table.

The pocket of water at the bottom of Halema’uma’u therefore confirms the presence of a large water table below the summit of Kilauea. This is important because in Hawaii, like many islands, water is a precious commodity. Mainly because of the influx of tourists, the demand for water is very high in the Hawaiian archipelago and much of the water that collects on the surface during rainfall disappears before it can be used. However, most of the water is known to seep into coastal aquifers which are subterranean layers of porous rocks.

An article in Courrier International offers Hawaiians high hopes for their water supply. Using a new technique that relies on electrical resistivity tracing, a team of hydrogeologists discovered that the volcanic soil of the Hawaiian archipelago collects and accumulates fresh water under the ocean floor. The scientists have detected a huge reservoir of freshwater that had never been identified before, 500 meters below the sea floor. The results of their study were published in Science Advances on November 25, 2020.

Located 4 kilometres off the west coast of the Big Island, this reservoir is said to contain 3.5 cubic kilometres of fresh water. It could be of great help in avoiding shortages and warding off threats of drought. In addition, the water from this vast reservoir appears to be easier to pump than coastal aquifers because it is under high pressure. The research team believes that this new offshore reservoir is made up of water flowing from coastal aquifers.

If pumping this water under the ocean floor does not seem to pose major technical problems, it does raise a number of questions. Some scientists are cautious. The entire aquifer system is likely connected, and pumping this water off Big Inland could have a negative impact on ecosystems and the amount of water available for pumps on the island.

Despite these reservations, the discovery of this immense reservoir of fresh water is good news. Some even imagine a similar situation in other volcanic islands such as Réunion, the archipelagos of Cape Verde and the Galapagos, which have similar a geology.

Source: Courrier International.

Une réserve d’eau douce au large de Green Sand Beach ? (Photo : C. Grandpey)