Catégorie : Science

Le mystérieux volcan du Moyen Age // The mysterious volcano of the Middle Ages

L’excellente chaîne de télévision ARTE a diffusé en soirée le 9 mars 2019 un excellent documentaire intitulé « Le mystérieux volcan du Moyen Age ». Construit sur le mode du thriller, le film de 53 minutes entraîne le téléspectateur au cœur d’une enquête internationale sur un volcan mystérieux, berceau de l’une des plus grandes éruptions de ces dix mille dernières années.

Pendant plus de trente ans, des scientifiques du monde entier ont cherché le coupable. En vain. Ils savaient que l’éruption s’était déroulée vers la fin du Moyen Âge, au 13ème siècle, et pensaient qu’elle avait probablement eu un impact significatif le climat de notre planète.

Au début des années 2010, le géomorphologue volcanique Franck Lavigne (que je salue ici) et le volcanologue Jean-Christophe Komorowski décident de reprendre les recherches. Emaillé de superbes images d’éruptions et de coulées pyroclastiques, de témoignages et d’images de synthèse, le film suit leur enquête. Les deux scientifiques finissent par découvrir le responsable de cette méga éruption. Vous découvrirez son nom en regardant le film qui est disponible en rediffusion du 2 mars au 7 mai 2019 en cliquant sur le lien ci-dessous. Vous pourrez également le revoir sur la chaîne ARTE le vendredi 22 mars à 10h20

https://www.arte.tv/fr/videos/067061-000-A/le-mysterieux-volcan-du-moyen-age/?fbclid=IwAR2D2sd7JyBpTZJZtPe4H1m08_G46ZRavMWkwIIbbSqPCte982CaPD-07qc

J’avais consacré plusieurs notes à cette recherche de la vérité sur ce blog le 16 juin et le 12 août 2012, le 2 octobre 2013 et le 26 février 2017. J’expliquais dans ce dernier article qu’une équipe scientifique internationale avait revu à la baisse l’impact de l’éruption cataclysmale du volcan au Moyen Age. Jalousie scientifique ? Certainement. On sent poindre dans le documentaire ARTE une certaine déception de Clive Oppenheimer qui aurait bien voulu être le découvreur du volcan mystère. Pas de chance, les Français étaient déjà passés par là….

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The excellent TV channel ARTE broadcast in the evening on March 9th, 2019 an excellent documentary entitled « The mysterious volcano of the Middle Ages« . Built in a thriller mode, the 53-minute film takes the viewer to the heart of an international investigation into a mysterious volcano, the cradle of one of the greatest eruptions of the last ten thousand years.
For more than thirty years, scientists around the world have been looking for the culprit. In vain. They knew that the eruption occurred in the late Middle Ages, in the 13th century, and thought that it probably had a significant impact on our planet’s climate.
In early 2010, geomorphologist Franck Lavigne (whom I greet here) and volcanologist Jean-Christophe Komorowski decided to resume the research work. With great images of eruptions and pyroclastic flows, testimonials and computer-generated images, the film follows their investigation. The two scientists eventually discovered the volcano responsible for this mega eruption. You will discover its name by watching the film – which is available in rebroadcast from March 2nd to May 7th, 2019 – by clicking on the link below. You can also watch it on the ARTE channel on Friday, March 22nd at 10:20 am
https://www.arte.tv/fr/videos/067061-000-A/le-mysterieux-volcan-du-moyen-age/?fbclid=IwAR2D2sd7JyBpTZJZtPe4H1m08_G46ZRavMWkwIIbbSqPCte982CaPD-07qc

I had devoted several posts to the search for the truth on this blog on June 16th and August 12th, 2012, October 2nd, 2013 and February 26th, 2017. I explained in this last article that an international scientific team had reviewed the impact of the cataclysmal eruption of the volcano in the Middle Ages. Was it scientific jealousy? Certainly. In the ARTE documentary, one can feel some disappointment with Clive Oppenheimer who would have liked to be the discoverer of the mystery volcano. Hard luck, the French had already been there ….

Vue de la caldeira du Rinjani, avec le lac Segara Anak et le cône actif du Barujari (Capture d’image du documentaire)

El Niño : le retour ! // El Niño is back !

D’après la NOAA, le phénomène El Niño vient de faire officiellement sa réapparition dans le Pacifique tropical. Les prévisionnistes s’attendent à ce qu’il persiste au printemps. Toutefois, en raison de la faiblesse attendue du phénomène, les impacts globaux devraient être limités.

Depuis septembre 2018, les températures de surface de la mer étaient au-dessus du seuil El Niño mais il fallait la preuve du couplage avec l’atmosphère pour que le phénomène soit officiellement reconnu.

Avec +0,6°C, le réchauffement de la surface dans la région Pacifique de Niño3.4 est actuellement juste au-dessus du seuil d’El Niño (+0,5°C). La plupart des modèles climatiques prévoient que l’anomalie de température de surface augmentera légèrement dans un proche avenir et restera au-dessus du seuil d’El Niño jusqu’au printemps.

Il est intéressant de rappeler comment se forme le phénomène El Niño. Les vents soufflant normalement d’est en ouest, cela entraîne une accumulation d’eau chaude dans le Pacifique occidental. Un affaiblissement de ces vents entraîne la couche superficielle vers l’est et potentiellement la propagation d’une onde océanique de Kelvin. Il s’agit d’une vague sous-marine qui afflue vers les côtes américaines. Les coups de vents dans la zone équatoriale exercent une pression sur la surface de la mer, agissant ainsi à la fois sur le niveau de la mer et sur la profondeur de la thermocline (La thermocline est la différence de température entre deux zones d’eau de mer contiguës, l’eau plus chaude se trouvant en surface, l’eau froide en profondeur). Ce déplacement entraîne une poussée de l’onde de Kelvin vers le bas (« downwelling Kelvin wave » en anglais) alors que l’onde se dirige vers l’est. Ainsi, il est plus difficile pour les eaux plus froides et plus profondes d’influencer la surface.

Depuis le début du mois de janvier 2019, une « downwelling Kelvin wave » a accru les anomalies sous la surface de l’océan vers le centre et l’est du Pacifique. Le phénomène sera donc intéressant à suivre au cours des prochaines semaines, car il pourrait fournir des eaux plus chaudes en surface.

Comme indiqué plus haut, les modèles de la NOAA annoncent un épisode El Niño faible. D’autres organismes comme le National Center for Environmental Prediction (NCEP) sont moins optimistes et prévoient une hausse supérieure à 1°C dans la région Niño 3.4.  .

Ce retour d’El Niño n’est pas vraiment une bonne nouvelle. Le phénomène est souvent le signe d’étés plus chauds et de faibles précipitations en Europe. Certains climatologues affirment déjà que 2019 sera l’année la plus chaude de l’histoire. Au vu des températures anormalement douces de ce mois de février en France, il se pourrait bien que de nouveaux records de chaleur soient battus. Sale temps pour les glaciers des Alpes !

Source : NOAA, global-climat.

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According to NOAA, the El Niño phenomenon has officially re-emerged in the tropical Pacific. Climatologists think it will persist in the spring. However, due to the expected weakness of the phenomenon, the overall impacts should be limited.
Since September 2018, sea surface temperatures have been above the El Niño threshold but it was necessary to prove the coupling with the atmosphere for the phenomenon to be officially recognized.
At + 0.6°C, surface warming in the Pacific region of Niño3.4 is currently just above the El Niño threshold (+ 0.5°C). Most climate models predict that the surface temperature anomaly will increase slightly in the near future and remain above the El Niño threshold until spring.
It is interesting to recall how the El Niño phenomenon is formed. Winds are normally blowing from east to west, resulting in hot water accumulation in the western Pacific. A weakening of these winds transfers the surface layer to the east and potentially causes the propagation of an ocean Kelvin wave. This is a submarine wave that is flowing to the American coast. Wind gusts in the equatorial zone exert pressure on the sea surface, thus acting on both the sea level and the depth of the thermocline (The thermocline is the temperature difference between two contiguous sea water zones, with warmer water on the surface and deep cold water). This displacement causes a downwelling Kelvin wave as the wave moves eastward. Thus, it is more difficult for colder and deeper waters to influence the surface.
Since the beginning of January 2019, a downwelling Kelvin wave has increased anomalies below the ocean surface towards the central and eastern Pacific. It will be interesting to observe the phenomenon in the coming weeks as it could provide warmer surface water.
As noted above, the NOAA models predict a weak El Niño episode. Other organizations such as the National Center for Environmental Prediction (NCEP) are less optimistic and expect an increase of more than 1°C in the Niño 3.4 region. .
The return of El Niño is not really good news. The phenomenon is often a sign of warmer summers and low rainfall in Europe. Some climate scientists are already saying that 2019 will be the hottest year ever. In view of abnormally mild temperatures this February in France, new heat records may be beaten. This is not good news for the glaciers in the Alps!
Source: NOAA, global-climat.

Localisation des différentes régions El Niño dans le Pacifique (Source : NOAA)

Prévisions des modèles pour les températures de surface de la mer dans la région Nino3.4. (Source : NCEP, NOAA)

La source magmatique de l’Agung et du Batur (Bali / Indonésie) // The magma source of Agung and Batur volcanoes (Bali / Indonesia)

Grâce aux informations fournies par les satellites de la mission Copernicus Sentinel-1 sur les déformations du sol, les scientifiques ont désormais une meilleure idée de la localisation de la chambre magmatique à l’origine de l’éruption du Mont Agung sur l’île de Bali en novembre 2017. Le volcan a émis des panaches de cendre qui ont entraîné la fermeture de plusieurs aéroports et bloqué des milliers de touristes. Les autorités ont évacué quelque 100,000 personnes, mais aucune éruption majeure n’a eu lieu. Un événement précédent, en 1963, avait toutefois coûté la vie à près de 2 000 personnes; ce fut l’une des éruptions les plus meurtrières du 20ème siècle. L’Agung est resté actif depuis 2017 et il connaît périodiquement des épisodes éruptifs mineurs.

Bali abrite deux stratovolcans actifs, l’ Agung et le Batur, mais on sait relativement peu de choses sur leurs systèmes d’alimentation magmatique. On avait toutefois remarqué en 1963 que l’éruption de l’Agung avait été suivie d’une petite éruption du Batur qui se trouve à 16 km de distance.

Un article publié récemment dans Nature Communications décrit comment une équipe de scientifiques de l’Université de Bristol (Angleterre) a utilisé les données radar de la mission Copernicus Sentinel-1 pour surveiller les déformations du sol autour de l’Agung. Sentinel-1 est une constellation de deux satellites pouvant fournir des informations interférométriques tous les six jours, ce qui est important pour surveiller les variations rapides de déformation du sol. Ces données peuvent jouer un rôle important en matière de prévision d’éruptions dans la région. Les chercheurs ont utilisé l’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR), avec laquelle deux images radar ou plus sur la même zone sont associées pour détecter d’infimes variations de déformation de la surface du sol. Comme je l’ai expliqué dans des notes précédentes, les moindres modifications au sol entraînent des différences dans le signal radar et font naître des interférences de couleur arc-en-ciel dans l’image combinée, ce qui donne naissance à des interférogrammes (voir l’image ci-dessous). Ces interférogrammes révèlent comment la terre se soulève ou s’affaisse et indiquent donc si du magma juvénile se déplace sous le volcan.

Dans leur étude, les membres de l’équipe de l’Université de Bristol ont détecté une inflation d’environ 8 à 10 cm du flanc nord de l’Agung au cours de la période de forte activité sismique qui a précédé la dernière éruption. Ils ont également remarqué que l’activité sismique et le signal de déformation du sol se trouvaient à cinq kilomètres du sommet du volcan, ce qui signifie que le magma se déplaçait probablement aussi bien latéralement que verticalement. L’étude fournit la première preuve géophysique que les volcans Agung et Batur pourraient avoir un système d’alimentation connecté. Cela pourrait expliquer l’apparition d’éruptions simultanées, comme ce fut le cas en 1963.

Source: Université de Bristol.

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Thanks to information on ground deformation provided by the Copernicus Sentinel-1 mission, scientists now have a better idea of the magma chamber that caused the eruption of Mount Agung on the island of Bali in November 2017. The volcano emitted ash plumes which caused airport closures and stranded thousands of visitors. Authorities evacuated about 100,000 people to safety, but no majotr eruption occurred. A previous event in 1963, however, claimed almost 2000 lives and was one of the deadliest volcanic eruptions of the 20th century. Agung has remained active, slowly erupting on and off since 2017.

Bali is home to two active stratovolcanoes, Agung and Batur, but relatively little is known of their underlying magma plumbing systems. A clue came from the fact that Agung’s 1963 eruption was followed by a small eruption at its neighbouring volcano, Batur, which stands 16 km away.

A paper published recently in Nature Communications describes how a team of scientists, led by the University of Bristol (England), used radar data from the Copernicus Sentinel-1 mission to monitor the ground deformation around Agung. Sentinel-1 is a two-satellite constellation that can provide interferometric information every six days, which is important for monitoring rapid changes of ground deformation. Their findings may have important implications for forecasting future eruptions in the region. They used the remote sensing technique of interferometric synthetic aperture radar, or InSAR, where two or more radar images over the same area are combined to detect slight surface changes. As I already explained in previous posts, tiny changes on the ground cause differences in the radar signal and lead to rainbow-coloured interference patterns in the combined image, creating interferograms (see image below). These interferograms can show how land is uplifting or subsiding, and indicate whether fresh magma is moving beneath the volcano.

In their study, the University of Bristol team detected an uplift of about 8–10 cm on Agung’s northern flank during the period of intense earthquake activity prior to the eruption. They also noticed that both the seismic activity and the ground deformation signal were five kilometres away from the summit, which means that magma was probably moving sideways as well as vertically upwards. The study provides the first geophysical evidence that Agung and Batur volcanoes may have a connected plumbing system. This could explain the occurrence of simultaneous eruptions such as in 1963.

Source: University of Bristol.

L’image InSAR du satellite Sentinel-1 montre un soulèvement du sol sur le flanc du Mont Agung entre août et novembre 2017, avant l’éruption du volcan le 27 novembre.

Processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea (Hawaii) // Lava cooling process on Kilauea Volcano (Hawaii)

Le dernier article « Volcano Watch » du HVO aborde le thème du refroidissement des coulées de lave, son déroulement et sa durée. C’est un aspect du volcanisme que j’ai étudié il y a quelques années sur la Grande Ile d’Hawaii pour le compte de l’Observatoire et du Parc des Volcans d’Hawaii. Vous trouverez un résumé de mon travail sous l’entête de ce blog: « Processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea« .
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/processus-de-refroidissement-de-la-lave-sur-le-kilauea-hawaii/

L’article du HVO présente de nombreuses similitudes avec ma propre étude qui fournit des détails supplémentaires sur la composition de la lave.

Maintenant que l’éruption de 2018 du Kilauea est terminée, on peut se demander combien de temps il faudra aux dernières coulées de lave pour se refroidir et se solidifier complètement. La réponse n’est pas aisée car différents facteurs sont à prendre en compte pour évaluer le processus de refroidissement de la lave. La température de lave émise pendant l’éruption de 2018 a atteint environ 1140°C. Lorsque la température de surface d’une coulée est inférieure à environ 1000°C, elle se solidifie, mais l’intérieur reste très chaud.
Le facteur le plus important pour déterminer la vitesse à laquelle la lave refroidit est l’épaisseur de la coulée. D’autres facteurs incluent la perte de chaleur en surface (contact avec l’atmosphère) et en profondeur (contact avec le sol). La température de l’air, les précipitations et le vent contribuent également à la perte de chaleur de surface d’une coulée. Le contact entre une coulée de lave, l’air ambiant et la surface du sol favorise le durcissement rapide de la partie supérieure et inférieure de la coulée. C’est ce qui explique la présence d’une croûte argentée à la surface des coulées de lave pahoehoe et le cliquetis que l’on peut entendre sur les coulées de lave a’a. Lorsque la croûte se refroidit et s’épaissit, elle retient la chaleur à l’intérieur de la coulée car la lave est un bon isolant.
Une fois que la croûte s’est formée, la coulée continue à perdre de la chaleur par radiation et par conduction, phénomène facilité par le vent et la pluie. Lorsque l’eau de pluie pénètre dans les fissures à la surface de la coulée et rencontre la chaleur de l’intérieur, elle produit de la vapeur qui forme les panaches blancs souvent observés au-dessus des coulées actives ou qui l’ont été récemment. Cette vapeur peut persister pendant des décennies, longtemps après la solidification de la lave, en fonction de l’épaisseur de la coulée et de la température à l’intérieur.
Une étude du refroidissement de la surface des coulées de lave pahoehoe émises lors de l’éruption du Kupaianaha en 1990 a servi de référence pour estimer le temps de solidification des coulées dans la Lower East Rift Zone (LERZ) en 2018. Dans la mesure où l’équation ne porte que sur le refroidissement de la croûte supérieure de la coulée de lave, on suppose que l’épaisseur de la croûte à la base de la coulée correspond à 70% de la croûte supérieure. Les mesures effectuées sur le  Kupaianaha l’ont été sur des coulées pahoehoe de faible épaisseur, alors que la plus grande partie de la lave émise en 2018 dans la LERZ était de type a’a. Malgré tout, comme l’intérieur de chaque type coulée (pahoehoe ou a’a) est censé refroidir à la même vitesse, le HVO estime sue l’on peut s’appuyer sur la vitesse de refroidissement de 1990 pour estimer celle de 2018.
Des analyses préliminaires effectuées suite à l’éruption de 2018 montrent que l’épaisseur moyenne des coulées dans la LERZ est d’environ 10 à 15 mètres. Sur la base du calcul de la vitesse de refroidissement, on peut déduire qu’il pourrait s’écouler entre 8 mois et un an et demi pour que des coulées présentant une telle épaisseur se solidifient. Le refroidissement et la solidification de coulées d’une épaisseur de 20 à 30 mètres pourraient prendre entre deux ans et demi et six ans. D’autres coulées de la LERZ, d’une épaisseur pouvant atteindre 55 mètres, mettront probablement une vingtaine d’années pour refroidir et se solidifier complètement.
Étant donné que l’épaisseur de la coulée, la vitesse du vent, les précipitations, la température de l’air ambiant et du sol et d’autres facteurs influent sur la vitesse de refroidissement de la lave, il existe une marge d’incertitude sur la durée pendant laquelle l’intérieur d’une coulée reste liquide. Ainsi, après l’éruption du Kilauea Iki en 1959, il a fallu environ 35 ans au lac de lave d’une profondeur d’environ 135 mètres pour se solidifier complètement. Il n’est pas impossible que la lave soit encore incandescence en profondeur. C’est la raison pour laquelle, les jours de pluie, on peut voir la vapeur monter du plancher du cratère du Kilauea Iki, ainsi que du plancher de la caldeira du Kilauea.
Source: USGS / HVO.

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HVO’s latest « Volcano Watch » article is about the cooling of lava flows, how it happens and how long it takes. This is an aspect of volcanism I studied a few years ago on Hawaii Big Island on behalf of the Observatory and the National park. You will find an abstract of my work beneath the title of this blog: “Processus de refroidissement de la lave sur le Kilauea”.

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

The HVO article holds many similarities with my own study which provided more details about lava composition.

Since the end of the 2018 eruption on Kilauea, questions have surfaced concerning how long it will take for the new lava flows to solidify. This is a difficult question to answer, because the initial eruptive temperatures along with many different factors can influence the rate of cooling. Eruptive lava temperatures of the 2018 eruption reached a maximum of approximately 1140°C. When the surface of the flow cools below about 1000°C, it solidifies, but the interior is still very hot.

The most influential factor determining how fast lava cools is the thickness of the flow. Other factors include heat loss from both the top (to the atmosphere) and bottom of a flow (into the ground). Contributing to heat loss at the flow’s surface are air temperature, rainfall, and wind. The initial contact between a lava flow, the air above it, and ground surface below it, quickly hardens the outer crust (top and bottom) of the flow. This can be seen in the silvery crust that forms on active pahoehoe flows and the rubbly clinker that surrounds active a’a flows. As the crust cools and thickens, it retains heat within the flow’s interior. This is because the crust is a good insulator, meaning it poorly conducts heat.

After the initial formation of crust, the flow continues to lose heat through radiation and conduction, facilitated by wind and rain. As rain water percolates into cracks in the flow’s surface and encounters the hot interior, it produces steam, forming the white plumes often seen over active or recently active flows. This steaming can persist for decades, long after the lava has solidified, depending on the thickness of the flow and the temperature of its interior.

Based on a study of crustal cooling of pahoehoe lava flows erupted from the Kupaianaha vent in 1990, one can estimate the solidification time for the 2018 LERZ flows. Because the equation only looks at cooling of the lava flow’s upper crust, the basal crust thickness is assumed to equal 70 percent of the upper crust. The Kalapana measurements were made on thin pahoehoe flows, but most of the 2018 Lower east Rift Zone (LERZ) lava is a’a. But, because the core of each flow type should cool at similar rates, one can base the 2018 cooling rates on the 1990 study.

Preliminary analyses of the 2018 LERZ eruption flow thicknesses, suggest that the average flow thickness is around 10–15 metres. Based on the cooling rate calculation, it could take between 8 months and one and a half years for flows of these thicknesses to solidify. Solidification of flows ranging 20–30 metres thick could take about 2.5 – 6 years. The thickest LERZ flows on land, which are approximately 55 metres thick, may take 20 years to reach a completely solid state.

Because flow thickness, wind speeds, rainfall amounts, air and ground temperatures, and other factors all affect lava cooling rates, there is a range of uncertainty on how long the interior of a flow remains liquid. For example, after the 1959 Kilauea Iki eruption, the approximately 135-metre-deep lava lake took about 35 years to completely solidify. Lava may still be incandescent in depth. This is why, on rainy days, you can see steam rising from the Kilauea Iki crater floor, as well as the Kilauea caldera floor.

Source : USGS / HVO.

Coulée de lave a’a pendant l’éruption 2018 du Kilauea (Photo: USGS / HVO)

Coulée de lave pahoehoe sur le Kilauea (Photo: C. Grandpey)

Prélèvemet d’échantillons de lave pour analyse en laboratoire

(Photo: Ch. Grandpey)