Catégorie : Science

Prévision volcanique : Il reste beaucoup à faire ! // Volcanic prediction : There’s still a long way to go !

drapeau francaisLes derniers événements volcaniques confirment, si besoin était, que nous sommes encore très loin de la vérité en matière de prévision volcanique.

En septembre 2014, le Mayon montrait des signes de réveil aux Philippines. Mettant en œuvre le principe de précautions, les autorités ont ordonné l’évacuation de quelque 55 000 personnes. Quelques semaines plus tard, le volcan n’étant toujours pas entré en éruption, ces personnes ont été autorisées à revenir chez elles.

En octobre 2014, le Mont Ontake s’est réveillé brutalement avec une éruption phréato-magmatique qui a tué une cinquantaine de randonneurs. Les scientifiques japonais n’ont pas vu venir l’événement.

De la même façon, la dernière éruption du Mont Shindake a pris tout le monde par surprise. Les autorités japonaises ont évacué la centaine de personnes qui vivent sur l’île Kuchinoerabujima, mais APRES l’événement !

Il faut dire, à la décharge des volcanologues japonais, que leur pays se trouve dans une zone de subduction avec des volcans gris explosifs dont le comportement est quasiment imprévisible, du moins à l’heure actuelle.

Si le comportement des volcans gris est difficile à prévoir, les volcans rouges piègent eux aussi souvent les volcanologues. La dernière éruption du volcan Wolf aux Galapagos a été découverte par hasard par les occupants d’un bateau qui passait au large de l’Ile Isabela et qui ont alerté les autorités !

A Hawaii, les volcanologues américains n’ont jamais pu dire vraiment quelle serait la suite des événements lorsque le lac de lave a débordé dans le cratère de l’Halema’uma’u. Ils ont proposé plusieurs scénarios avec une priorité vers une sortie de lave dans la zone de rift. Au final, il ne s’est rien passé en dehors d’une probable intrusion magmatique dans le rift sud-ouest.

C’est la même chose à la Réunion où les scientifiques en poste à l’Observatoire du Piton de la Fournaise jouent au yo-yo avec le niveau d’alerte volcanique. Ce n’est qu’au dernier moment qu’ils peuvent dire que l’éruption va avoir lieu, en sachant que le volcan devance parfois l’annonce de l’éruption !

Nous sommes donc encore très loin de la prévision volcanique idéale, celle qui permettrait vraiment de mettre les populations à l’abri des coulées pyroclastiques, phénomène le plus dangereux sur les volcans. Il faudrait pour cela que davantage d’argent soit alloué aux laboratoires et aux observatoires qui, faute de moyens, s’appuient le plus souvent sur des simulations informatiques, une science exacte qui ne correspond guère aux humeurs aléatoires des monstres de feu. A l’heure où la fédération internationale de football se vautre dans les milliards de dollars, les labos scientifiques doivent se serrer la ceinture. Cherchez l’erreur !

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drapeau anglaisThe latest volcanic events confirm, if need be, that we are still very far from the truth in terms of volcanic prediction.
In September 2014, Mayon showed signs of reawakening in the Philippines. As a precaution, the authorities ordered the evacuation of about 55,000 people. A few weeks later, as the volcano had not erupted, they were allowed to return home.
In October 2014, Mount Ontake erupted suddenly with a phreatomagmatic eruption that killed fifty hikers. Japanese scientists had not predicted the event.
Similarly, the last eruption of Mount Shindake took everyone by surprise. The Japanese authorities evacuated hundreds of people living on Kuchinoerabujima Island, but AFTER the event!
However, in defense of Japanese volcanologists, we should say their country lies in a subduction zone with grey explosive volcanoes whose behaviour is almost unpredictable, at least for the moment.
If the behaviour of grey volcanoes is difficult to predict, red volcanoes also often trap volcanologists. The last eruption of Wolf volcano in the Galapagos was discovered by chance by the occupants of a passing boat off the coast of Isabela Island who alerted the authorities!
In Hawaii, American volcanologists could never really tell what would happen next when the lava lake overflowed over the floor of Halema’uma’u Crater. They proposed several scenarios with a priority to a lava output in the rift zone. In the end, nothing happened, except a probable magma intrusion in the southwest rift.
It’s the same thing at Reunion Island where scientists at the Observatory of the Piton de la Fournaise play yo-yo with the level of volcanic alert. Only at the last moment they can say that an eruption will occur. The volcano is sometimes ahead of the announcement of the eruption!
So we are still very far from the ideal volcanic prediction, one that really would put people safe from pyroclastic flows, the most dangerous volcanic phenomenon. This would require that more money be allocated to laboratories and observatories. The lack of resources often forces them to rely on computer simulations, an exact science which hardly corresponds to the unpredictable moods of the volcanoes. At a time when the international football association wallows in billions of dollars, scientific labs must tighten their belts. There’s something wrong somewhere!

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L’éruption du Mont Ontake a surpris tout le monde en octobre 2014  (Crédit photo:  JMA)

Drones et nuages de cendre volcanique

drapeau francaisAprès le système AVOID censé détecter les nuages de cendre volcanique et aider les pilotes à les éviter, voici un autre dispositif mis au point en 2014 et dont le but est de cartographier la cendre dans l’espace aérien. Le NavSonde est un drone qui recueille et géolocalise les échantillons de cendre qu’il a récupérés.
Le NavSonde est installé sur un avion qui l’achemine à l’altitude désirée. Il est ensuite livré à lui-même, déploie ses ailes rétractables et son gouvernail gérés par des servo-moteurs. Pendant qu’il plane à travers des particules volcaniques en suivant une trajectoire déterminée par GPS, le collecteur de cendre s’ouvre et se ferme à des points précis de sorte que les chercheurs savent où chaque échantillon a été prélevé. Une fois que le drone a touché le sol, les scientifiques peuvent analyser son contenu pour connaître la densité et le type de cendre recueilli. Ils peuvent donc facilement en déduire la zone où le vol peut s’effectuer en toute sécurité.

Au final, le NavSonde pourra être utilisé dans différents contextes comme les tempêtes de poussière, les panaches de pollution, et même les incendies de forêts.
Voici une vidéo (en anglais) montrant le fonctionnement du NavSonde:
http://www.engineeringtv.com/video/NavSonde-Designed-to-Glide-Throu;AUVSI-Unmanned-Systems-2014

Source : NASA & Engineering TV.

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drapeau anglaisAfter the AVOID system supposed to detect volcanic ash clouds and help pilots avoid them, here is another device developed in 2014 whose aim is to map airspace ash. The NavSonde is a drone that collect and geotag ash samples.

After a ride on a plane, the NavSonde is let free, releasing its retractable, servo-driven wings and rudder. As it floats through volcanic particles, the ash collector opens and closes at precise points so researchers know where each sample originated. And once the glider goes back to the ground, scientists can analyze its contents for density and ash type, learning exactly where it’s safe to fly. Eventually, the NavSonde will collect all kinds of airborne troublemakers from dust storms, plumes of pollution, and even burning forests.

Here is a video showing how the NavSonde works:

http://www.engineeringtv.com/video/NavSonde-Designed-to-Glide-Throu;AUVSI-Unmanned-Systems-2014

Source : NASA & Engineering TV.

NavSonde

Source:  NASA.

L’Ile de la Déception (Iles Shetland du Sud) : Baleines, manchots, science…et pétrole // Deception Island (South Shetlands): Whales, penguins, science…and oil

drapeau francaisL’île de la Déception appartient à l’archipel des Shetland du Sud dans l’Océan austral. Elle est située à environ 120 km au nord de la Péninsule Antarctique. Les seuls lieux habités sont des bases de recherche scientifique dépendantes des forces armées argentines et espagnoles.

L’île est connue pour sa baie, Port Foster, l’une des mieux protégées des vents et de la houle, et pour son volcan dont les dernières éruptions, en 1967 et 1969, infligèrent de gros dégâts aux bases scientifiques. L’île de la Déception abrite plusieurs importantes colonies de manchots à jugulaire. Elle est une destination prisée des croisières en Antarctique.

La Déception présente une caldeira en forme de fer à cheval qui s’est formée il y a plus de 10 000 ans pendant une éruption explosive qui a émis plus de 30 km³ de matériaux. Elle a été découverte par le Capitaine britannique William Smith en 1820 et a ensuite été utilisée dans le cadre de la chasse au phoque et à la baleine avant de trouver sa vocation moderne comme site scientifique et touristique.
Convoitée autrefois par le Royaume-Uni, le Chili et l’Argentine, la Déception offre un environnement clos exceptionnel pour étudier et surveiller un « volcan sous la glace ». Cependant, deux éruptions successives en 1967 et 1969 ont surpris tout le monde et causé de sérieux dégâts aux infrastructures scientifiques existantes. Les observatoires argentin et espagnol sont les seuls à exister encore de nos jours.
Les éruptions qui ont secoué l’Ile de la Déception sont de type sous-glaciaire. L’île possède un glacier d’une centaine de mètres d’épaisseur qui repose sur le plancher océanique. Normalement, on pourrait s’attendre à ce que le contact de la lave avec la glace entraîne une vaporisation de cette dernière et génère de simples panaches de vapeur. Mais il en va autrement sur l’Ile de la Déception. Au cours de son ascension, la lave se déplace lentement et elle a une forte teneur en eau. En conséquence, elle provoque la fonte du glacier qui, en plus de la vapeur, déverse des flots de boue qui ont causé la destruction des stations scientifiques britannique et chilienne.

D’un point de vue volcanique, l’Ile de la Déception est un mystère. De nombreux volcans comme ceux de la Chaîne des Cascades aux Etats-Unis naissent  par phénomène de subduction et les éruptions se produisent en général sur terre. La plupart des volcans en mer, comme Hawaï et les Açores, sont généralement décrits comme des points chauds. .
Pendant un temps, les scientifiques ont pensé que la Déception pourrait être un exemple exceptionnel de subduction océanique. Toutefois, une étude récente a révélé que les Shetland du Sud sont probablement une zone de rift. Au lieu d’entrer en collision, les plaques s’éloigneraient l’une de l’autre, entraînant la création d’une nouvelle croûte océanique.
Des relevés géophysiques détaillés sont effectués dans la zone de l’Ile de la Déception depuis 2000 ; ils sont principalement financés par les Espagnols. Les recherches géologiques entreprises par le Royaume Uni ont, elles aussi, pris de l’ampleur. On peut se demander pourquoi les gouvernements investissent autant d’argent dans la recherche autour de l’île de la Déception. Ce n’est malheureusement pas dans un but purement scientifique. On sait que les zones de rift se remplissent de matériaux laissés par les éruptions volcaniques et d’autres sédiments provenant de l’érosion des bordures du rift. Ce processus est essentiel dans l’apparition du pétrole. Par sa situation, la Déception est l’endroit idéal pour observer les processus de rift car Port Foster, le port naturel, met les scientifiques à l’abri des fureurs du climat antarctique.
Ce processus de rift est la raison pour laquelle on trouve du pétrole en Mer du Nord. Le pétrole ne se trouve pas exactement sur le rift, mais à une certaine distance de celui-ci. De la même manière, on ne découvrira probablement pas de pétrole sur l’Ile de la Déception, mais la compréhension du processus de rift donnera une forte indication de la présence ou non du pétrole au nord des îles Shetland du Sud. La Déception sans pétrole est donc aussi précieuse que la Déception avec pétrole !
Source: Université d’Aberdeen (Royaume-Uni).

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drapeau anglaisDeception Island belongs to the South Shetland Archipelago, about 120 km north of the Antarctic Peninsula.  It is a scientific outpost, with Argentine and Spanish research bases. It is known for its bay, Port Foster, one of the best shelters against the winds and the swell, and for its volcano whose last eruptions in 1967 and 1969 caused severe damage to the scientific bases. Deception has become a popular tourist stop in Antarctica because of its several colonies of chinstrap penguins.

Deception Island evinces a horseshoe-shaped caldeira that was produced more than 10,000 years ago by an explosive eruption that scattered more than 30km³ of material. It was discovered by the British Captain William Smith in 1820 and was subsequently used for purposes such as seal hunting and whaling before finding its modern calling as a site for science and tourism.

Claimed in the past by the UK, Chile and Argentina, it provides a unique enclosed environment in which to monitor a “volcano under the ice”.  However, the two consecutive eruptions of 1967 and 1969 went unpredicted and caused heavy damage. Only the Argentinian and the Spanish observatories still exist.

The volcanic events at Deception were subglacial eruptions. The island is situated in a place where there is a glacier on the ocean floor about 100 metres thick. Scientists would normally expect that if this were hit by lava from below, it would evaporate benignly into steam.

But the lava moving upwards at Deception has several qualities that made things happen differently: it moves slowly and it has high water content. This meant that it turned the glacier into meltwater as well as steam, creating a large overflow of mud to the surface. This was the main cause of the destruction of the UK and Chilean scientific stations.

From a volcanic point of view, Deception is a great puzzle. Many volcanoes are caused by subduction, like the Cascade Range in the U.S. The eruptions that scientists have observed happened on land. Most volcanoes at sea are like Hawaii and the Azores, and usually described as hot spots.  .

For a time, scientists thought that Deception might be an unusual example of subduction happening in the ocean. But a more recent hypothesis is that the South Shetlands may be a rift zone. Instead of colliding, the plates might be moving away from each other, creating new oceanic crust in the process.

Detailed geophysical surveys have been carried out across Deception since 2000, mainly financed by Spanish projects. UK geological research on the island has also been extensive. One may be wondering why governments have spent so much money on research in the Deception Island area. Unfortunately, it was not only with a purely scientific purpose. Rifts fill up with the remains of volcanic explosions and other sediment eroded from the margins of the valley. This process is critical for the production of oil. Located at the western edge of the arc, Deception is the ideal place to observe rift processes because Port Foster, the natural harbour, shelters scientists from the harsh Antarctic weather.

Rifting is the reason for all the oil in the North Sea. The oil is not deposited where the rift is located, but some distance away. In the same way, there is almost no likelihood of an oil discovery on Deception Island. But understanding the process of rifting there will be a strong indication that there is oil to the north of the South Shetland Islands. So Deception without oil is as valuable as Deception with oil.

Source : University of Aberdeen (UK).

Deception-blog

Source:  Wikipedia

Le Mauna Loa (Hawaii) et les mesures du CO2 // Mauna Loa (Hawaii) and CO2 monitoring

drapeau-francaisL’Observatoire du Mauna Loa (MLO), un centre de recherche atmosphérique géré par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), est situé à 3350 m d’altitude sur le flanc nord du Mauna Loa. C’est une structure essentielle pour la mesure des émissions de CO2 dans l’atmosphère. Les mesures en continu ont commencé en 1958, lorsque Charles David Keeling a installé des instruments – de haute technologie pour l’époque – et a commencé à mesurer scrupuleusement la quantité de CO2 dans l’air.
Une fois commencées, ces mesures ont montré, sans le moindre doute possible, que l’accumulation de CO2 dans l’atmosphère était bel et bien une réalité. Les instruments étaient tellement performants que pendant les mois d’été il était facile de détecter l’absorption saisonnière du CO2 par la végétation. En revanche, pendant les mois d’hiver, lorsque le feuillage dans l’hémisphère nord est plus rare, le niveau de CO2 augmentait.
Le Mauna Loa est aussi un volcan actif, et les scientifiques du Hawaiian Volcano Observatory (HVO) se sont parfois demandés si le gaz émis par le Mauna Loa affectait les valeurs de CO2 ambiantes enregistrées par le MLO. La réponse est non. Bien que les instruments du MLO puissent facilement détecter les émissions de CO2 provenant des zones de rift et de la caldeira sommitale lorsque les vents soufflent de cette direction, les scientifiques du MLO prennent soin d’exclure ces données des autres émissions de CO2. Les scientifiques du MLO sont tout à fait capables d’utiliser ces données pour estimer la quantité de CO2 rejetée par le volcan. Leurs résultats montrent que le Mauna Loa, lorsqu’il n’est pas en éruption, libère une fraction du CO2 émis par le Kilauea tout proche. Les mesures effectuées pendant dernière éruption du Mauna Loa en 1984 ont révélé des émissions comparables aux émissions quotidiennes du Kilauea à l’heure actuelle (environ 15 000 tonnes par jour).
15 000 tonnes est un montant équivalent aux émissions annuelles de 2400 véhicules utilitaires. Cependant, un examen attentif des émissions de CO2 par les volcans de la planète montre que c’est seulement pendant les plus importantes éruptions explosives (heureusement rares) que l’on observe des émissions de CO2 proches de celles produites dans le monde industrialisé moderne. Par exemple, la quantité de CO2 émise en 9 heures lors de l’éruption du Mont St. Helens en 1980 est équivalente à  2,5 heures d’émissions de CO2 par l’activité humaine. En moyenne, la quantité de CO2 libérée par les volcans est bien inférieure à ces chiffres. Tous les volcans de la Terre dans leur ensemble émettent moins de 1% du CO2 produit chaque année par les humains.

Voici la «courbe de Keeling» montrant l’évolution des concentrations de CO2 sur le Mauna Loa au cours des dernières décennies:
Keeling-curve

La «courbe de Keeling, » mérite vraiment les honneurs qu’elle a reçu le 30 Avril, 2015 de la part de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) et de l’American Chemical Society. Non seulement elle indique la tendance à la hausse constante de la concentration de CO2 dans l’atmosphère terrestre, mais elle a également été utilisée pour révéler des enregistrements de température et de concentration de CO2 jusqu’à il y a 500 000 ans. Pour ce faire, les scientifiques ont mis en relation les données enregistrées actuellement, celles concernant la température mondiale, les études relatives aux concentrations de CO2 et d’isotopes de deutérium (isotope naturel de l’hydrogène) présents dans l’air emprisonné dans les carottes de glace.
Les derniers relevés selon la méthode Keeling ainsi que les études de carottes de glace montrent de manière catégorique que les concentrations de CO2 dans l’atmosphère sont plus élevées que pendant les 500 0000 années écoulées. Ils montrent également que la plus importante hausse de CO2 coïncide avec l’industrialisation de la Terre, et que cette augmentation va de pair avec l’augmentation des températures moyennes à l’échelle mondiale.
Source: Volcano Watch / HVO.

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drapeau-anglaisThe Mauna Loa Observatory (MLO), a NOAA atmospheric research facility located at 3,350 m above sea level on Mauna Loa’s north flank is an essential structure for the measurement of CO2 emissions in the atmosphere. Continuous CO2 monitoring began on Mauna Loa in 1958, when Charles David Keeling installed state-of-the-art instrumentation and began carefully measuring the amount of CO2 in the air.

Once established, the record showed convincingly that CO2 buildup was indeed taking place. In fact, the technique worked so well that during summer months it easily detected the seasonal uptake of CO2 by increased vegetation. During winter months, when foliage in the northern hemisphere is scarcer, CO2 levels measured at the Mauna Loa location climbed.

But Mauna Loa is also an active volcano, and USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) scientists are sometimes asked if gas released from the mountain affects the ambient CO2 values reported by MLO. The short answer is no. Although instrumentation at MLO can easily detect CO2 emissions from the rift and summit caldera emission sources when winds blow from that direction, MLO scientists are careful to exclude these data from the background CO2 record.

Remarkably, MLO staff have shown how to use these volcanically “contaminated” CO2 records to actually estimate the amount of CO2 discharged by the volcano. Their published findings show that Mauna Loa, when it’s not erupting, releases a fraction of the CO2 emitted by Kilauea. USGS measurements during Mauna Loa’s most recent eruption in 1984 found emissions comparable with Kilauea’s current daily rate (about 15,000 tons per day).

15,000 tons is an amount equivalent to the annual emissions from 2,400 sport utility vehicles. However, careful examination of global volcanic CO2 emissions show that only during rare and very large explosive eruptions do total volcanic emission rates come close to the rate of CO2 produced in the modern industrialized world. For example, the same amount of CO2 emitted during the 9-hour catastrophic eruption of Mount St. Helens in 1980 is released every 2.5 hours by human activity. On average, though, the proportion released by volcanoes is much less. All of Earth’s volcanoes taken together emit less than one percent of the CO2 produced each year by humans.

 

Here is the “Keeling Curve” showing the evolution of CO2 concentrations on Mauna Loa:

 Keeling-curve

 

The “Keeling Curve,” is truly worthy of the recognition it received on April 30th, 2015 from the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) and the American Chemical Society. Besides documenting the steady upward trend of CO2 concentration in Earth’s atmosphere, this precise and modern CO2 record has been used to reconstruct temperature and CO2 concentration records as far back as 500,000 years ago. To accomplish this, scientists combined the current record, global temperature data, studies of CO2 and deuterium isotope concentrations found in the air trapped in ice cores.

Keeling’s modern record, along with the ice core studies, show conclusively that CO2 concentrations in the atmosphere are higher than they’ve been in at least half a million years. They also show that the sharpest and most significant CO2 increase coincided with Earth’s industrialization, and that this increase is mimicked by average global temperatures.

Source : Volcano Watch / HVO.

Mauna-Loa-Observatory

Mauna-Loa-Observatory. On aperçoit derrière la première coupole la terrasse sur laquelle sont installés tous les instruments de mesure de l’atmosphère terrestre. (Photo :  C.  Grandpey)