Catégorie : Science

Hawaii: La peur du tsunami // Hawaii: the fear of tsunamis

drapeau francaisMême si les volcans sont très actifs sur la Grande Ile d’Hawaii, ils ne sont pas le principal danger pour l’ensemble de l’archipel qui se trouve aussi sous la menace de tsunamis. Les événements passés ont montré que le risque doit être pris très au sérieux. C’est la raison pour laquelle le Pacific Tsunami Warning Center (PTWC), Centre d’alerte aux tsunamis dans le Pacifique, a été créé en 1949, à la suite du séisme qui a frappé les Iles Aléoutiennes en 1946 et généré un tsunami qui a tué 165 personnes à Hawaï et en Alaska. Aujourd’hui, si nous ne sommes pas en mesure de prévoir les tremblements de terre (pas plus que les éruptions volcaniques), nous sommes capables de suivre la trajectoire des vagues énormes générées par les grands tremblements de terre et d’avertir les populations. Bien sûr, cela dépend de la localisation de l’épicentre du séisme. Si l’événement se produit près de la côte – ce qui est souvent le cas en Amérique du Sud –  il sera très difficile de prendre des mesures et d’empêcher les populations d’être frappées par un tsunami.

Avril 2014 est de nouveau un mois de sensibilisation dans l’État d’Hawaï. Comme les années précédentes, des exercices et autres activités sont menés à travers tout l’Etat afin de sensibiliser et de préparer la population à d’éventuels tsunamis.
Ainsi, le 1er avril, un service a eu lieu au mémorial de Wailoa Park en souvenir des victimes du tsunami de mai 1960. Le 1er avril a également marqué le 68ème anniversaire du tsunami de 1946 qui a frappé Laupahoehoe et coûté la vie à 159 personnes à Hawaii.

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Dégâts causés à Hilo par le tsunami de 1946  (Source:  Pacific Tsunami Museum)

Ce même 1er avril, les sirènes de la Protection Civile ont été activées dans le cadre de leur test mensuel. Deux heures à peine après ce test, une alerte était déclenchée au Pacific Tsunami Warning Center  – « Séisme en Amérique du Sud ! » – venant confirmer l’importance de la campagne de sensibilisation.

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Sirènes sur la côte sud de la Grande Ile  (Photo:  C. Crandpey)

L’alerte au séisme du PTWC a été suivie de la diffusion d’une foule d’e-mails, sms, tweets, et autres pages Web dédiées à ce tremblement de terre de M 8.2 qui a frappé la côte nord du Chili, au large de la ville d’Iquique le 1er avril. Grâce aux données recueillies, le PTWC a pu déterminer la localisation préliminaire et l’ampleur du séisme moins de trois minutes après la secousse initiale.
Du fait de la localisation de l’archipel, la population d’Hawaii a besoin d’être informée sur les séismes susceptibles de déclencher des tsunamis dans l’Océan Pacifique. Les expériences tragiques du passé à Hawaï, les puissants séismes le long des îles Aléoutiennes (où un séisme a provoqué un tsunami en 1946) ou au Chili (où un séisme de magnitude 9,6 a déclenché un tsunami en1960) ont fait naître un sentiment d’inquiétude dans l’archipel hawaiien. Le séisme de 1960 au Chili a développé 30 fois plus d’énergie que celui enregistré le 1er avril de cette année.

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Effets du séisme de 1960 au Chili sur l’ensemble de la zone Pacifique (Source:  USGS)

Moins d’une demi-heure après le séisme du 1er avril de cette année, un tsunami a frappé la ville d’Iquique au Chili, et d’autres régions proches. Pour le PTWC, il fallait savoir rapidement comment les vagues allaient évoluer.

L’analyse des événements historiques offre des indices précieux pour interpréter les observations et les données du moment. Un séisme avait déjà frappé Iquique en 1877 et généré un tsunami qui avait détruit des dizaines de maisons à Hilo, tuant 5 personnes. De l’autre côté du Pacifique, des centaines de personnes avaient été tuées au Japon par ce même tsunami.
Il est difficile de comparer les deux tremblements de terre d’Iquique dans le détail. Le séisme de cette année a eu lieu essentiellement dans la même région qu’en 1877, mais l’événement de 1877 était un peu plus puissant. Le fait que la région de la source du séisme de 2014 avait déjà produit un tsunami dévastateur se devait d’être pris en compte par le PTWC pour formuler les bulletins d’alerte.

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Les séismes les plus puissants en Amérique du sud  (Source:  USGS)

Depuis le tsunami de l’océan Indien en 2004, les progrès des instruments et des moyens d’observation ont permis d’élaborer des modèles plus détaillés permettant de mieux comprendre le comportement des tsunamis. C’est ainsi qu’en contrôlant la trajectoire du tsunami du 1er avril pendant les heures qui ont suivi le séisme, le PTWC a pu établir des modèles informatiques montrant le mode de propagation des vagues à travers l’Océan Pacifique. A l’aide des données fournies par les sondes placées au fond de l’océan et de ses propres modélisations, le PTWC a pu conclure que la probabilité d’un tsunami dévastateur à Hawai’i était faible et qu’un ordre d’évacuation était inutile. Toutefois, dans le même temps, il a été recommandé à la population de ne pas fréquenter les rivages de l’île pendant plusieurs heures après l’arrivée des premières vagues. Les sirènes n’ont pas retenti.

Source : Presse hawaiienne.

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En cas de tsunami, suivez la flèche  (Photo:  C. Grandpey)

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drapeau anglaisEven if volcanoes are quite active on Hawaii Big Island, they are not the main danger to the whole archipelago which is under the threat of tsunamis. Past events have shown that the risk needs to be taken very seriously. This is the reason why a Pacific Tsunami Warning Center (PTWC) was established in 1949, following the 1946 Aleutian Island Earthquake and a tsunami that resulted in 165 casualties in Hawaii and Alaska. Today, if we are not able to predict earthquakes (and volcanic eruptions either) we are able to track the huge waves generated by major earthquakes and warn the populations. Of course, this depends on the location of the earthquake’s epicentre. If the quake occurs close to the coast – which is often the case in South America – it will be very difficult to take measures and prevent the populations from being struck by a tsunami.

April 2014 is again Tsunami Awareness Month in the State of Hawaii. As in previous years, groups across the state are conducting exercises and other activities to increase awareness of, and preparedness for, tsunami hazards.

On April 1st, at the Wailoa Park memorial, a service was held in memory of the May 1960 tsunami casualties. April 1st also marked the 68th anniversary of the 1946 tsunami that struck Laupahoehoe and claimed a total of 159 lives in Hawaii.

On that same day, the Civil Defense warning sirens were sounded as part of their monthly test. Just two hours after the siren test, however, an ominous alert flashed at the Pacific Tsunami Warning Center – “Earthquake: South America” – underscoring the importance of recognition and preparedness efforts.

The earthquake alert at PTWC was followed by the creation and dissemination of a stream of emails, text messages, tweets, and web pages relating to this M 8.2 earthquake that struck the northern coast of Chile, offshore from the city of Iquique, on April 1st. Owing to the availability of data collected in the vicinity of the earthquake, PTWC determined preliminary location and magnitude of the earthquake in less than three minutes following the initial shaking.

In Hawai‘i, people need to be informed about potential tsunami-triggering earthquakes occurring anywhere in the Pacific basin; however, because of past tragic experiences in Hawai‘i, large earthquakes along the Aleutian Islands to the north (where the earthquake occurred and produced the 1946 tsunami) or in Chile (where a magnitude 9.6 earthquake caused the 1960 tsunami) might create a little more anxiety here. The 1960 Chile earthquake released more than 30 times the energy released by this year’s April 1st earthquake.

Within half an hour of this year’s April 1st earthquake, a tsunami wave was reported to have struck Iquique, Chile, and other nearby areas. Concerns quickly shifted to how the tsunami would proceed.

Historical experience offers important clues to go along with modern observations and data. An earthquake struck Iquique in 1877 and sent a tsunami that destroyed dozens of homes in Hilo and killed 5 people. On the other side of the Pacific Ocean, hundreds of people were killed in Japan by this tsunami.

It is difficult to compare the two Iquique earthquakes in detail. This year’s earthquake occurred in essentially the same source region as the 1877 earthquake, but the 1877 earthquake was somewhat stronger. The fact that the source region of the 2014 earthquake had previously produced a devastating tsunami was also of concern to PTWC with regard to their advisories and warnings.

Since the Indian Ocean tsunami disaster in 2004, along with advances in instrumental monitoring and observation, considerable effort has been dedicated to developing more detailed and improved models of tsunami behaviour.

While monitoring the progress of the tsunami through the hours following the earthquake, PTWC also ran computer models of how the tsunami would spread across the ocean. Armed with data from deep-ocean water gauges and their model calculations, PTWC became confident that the likelihood of a devastating tsunami hitting Hawai‘i was low and decided to hold back orders to evacuate. At the same time, because they were still tracking the waves, they stood by their advisory for people to keep out of the ocean for hours after the first tsunami wave arrivals. No sirens were sounded.

Source : Hawaiian press.

Le tremor de l’Etna

drapeau francaisL’Etna a retrouvé son calme. Toutefois, depuis plusieurs jours, le tremor présente un tracé bizarre composé de petites bandes étroites qui se succèdent rapidement et régulièrement. Selon Boris Behncke (INGV Catane), il s’agit d’une séquence de « banded tremor », phénomène déjà observé sur l’Etna et habituellement lié à des mouvements de fluides hydrothermaux à l’intérieur de l’édifice volcanique. La périodicité des bandes de tremor est très variable ; elle peut aller de 3 minutes sur le Kilauea à 6 heures sur le Kliuchevskoi.

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drapeau anglaisMount Etna is currently quiet. However, the tremor has looked quite strange for a few days, with narrow stripes (or bands) that follow one another quite rapidly and regularly. According to Boris Behncke (INGV Catania), we are confronted with an episode of “banded tremor” « , a phenomenon seen a few times in the past on Mount Etna. It is believed to be caused by geyser-like movement of hydrothermal fluids in a volcano. The periodicity of the bands is quite variable, ranging from 3 minutes on Kilauea to 6 hours on Kliuchevskoi.

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Source: INGV Catane

Le dioxyde de carbone (CO2) sur la planète Terre ! // Carbon dioxide on Earth !

drapeau francaisAlors que ma note précédente avait pour sujet l’hélium de Yellowstone, celle-ci traite du dioxyde de carbone (CO2) sur l’ensemble de la planète et les nouvelles ne sont pas bonnes. En effet, le lundi 7 Avril, le niveau de dioxyde de carbone dans l’atmosphère a atteint son point le plus haut depuis au moins 800 000 ans, avec plus de 402 parties par million (ppm).
Les scientifiques utilisent des bulles d’air emprisonnées dans la glace du Groenland, de l’Antarctique et des glaciers pour déterminer le niveau de CO2 dans l’atmosphère à travers les âges. La dernière fois où le CO2 avait atteint ce sommet, c’était il y a entre 800 000 et 15 millions d’années, très probablement avant l’apparition de la civilisation humaine. Le contrôle des niveaux de CO2 tel que nous le connaissons aujourd’hui  a commencé au sommet du Mauna Loa à Hawaii en 1958. Le 7 avril 2014, on y a relevé 402,2 ppm, tandis que la National Oceanic and Atmospheric Administration  (NOAA) révélait un niveau de 402,11 ppm à la même date.
Le plus inquiétant, c’est que nous n’avons peut-être pas encore atteint notre plus haut niveau de l’année. En effet, l’histoire montre que les pics de CO2 sont en général observés en mai. Le record peut donc encore être amélioré ! L’an dernier en mai, on atteignait un niveau de 400 ppm pour la première fois.
Source : Inhabitat.com.

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drapeau anglaisWhile my previous note was about helium at Yellowstone, this one deals with carbon dioxide (CO2) on the whole planet and the news is not good. Indeed, on Monday, April 7th, carbon dioxide levels in the atmosphere were the highest they have been in at least 800,000 years, reaching beyond 402 parts per million.

Scientists use air bubbles trapped inside ice in Greenland, Antarctica and some glaciers to determine the historic CO2 level in the atmosphere. The only time carbon dioxide levels reached this high was somewhere between 800,000 and 15 million years ago – most likely before human civilization even existed. Modern CO2 monitoring started on the top of Hawaii Mauna Loa volcano in 1958, which showed a reading of 402.2 ppm on April 7th, 2014. NOAA showed a reading of 402.11 ppm on the same date.

Even more concerning is the fact that we may not have even reached our highest level for the year. Historically, CO2 peaks in May so the level may continue to climb this year. Last year in May levels reached 400 ppm for the first time.

Source: Inhabitat.com.

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L’évolution du CO2 sur le Mauna Loa à Hawaii

L’hélium de Yellowstone // Helium at Yellowstone

drapeau francaisAprès le séisme de M 4,8 qui a secoué Yellowstone le 30 mars dernier, certaines personnes ont prétendu que les émissions d’hélium étaient en hausse dans la caldeira, signe d’une éruption à court terme. Même si une telle affirmation va trop loin, il est indéniable qu’il existe une relation entre l’hélium et l’activité volcanique ou magmatique. Il y a quelques années, j’ai mentionné l’importance de l’hélium à propos des émissions gazeuses sur les basses pentes de l’Etna (voir le résumé de mon étude dans la colonne de gauche de ce blog).

Suite à l’événement sismique à Yellowstone, Erik Klemetti, professeur de Sciences de la Terre à l’université Denison, a écrit un article très intéressant intitulé « Ce que l’hélium peut nous dire à propos des volcans » : http://www.wired.com/category/eruptions

Erik nous explique que le rapport entre les deux isotopes naturels de l’hélium (3He et 4He) peut nous donner des informations sur l’origine de l’hélium. En effet, l’hélium provient de deux sources principales : (1) le manteau, qui renferme l’hélium apparu lors de la formation de la planète et (2) la croûte, où l’hélium provient de la désintégration radioactive d’éléments comme l’uranium et le thorium. Ces deux sources d’hélium montrent cependant quelques différences. L’hélium mantellique est dominé par le 3He (2 protons, 1 neutron), tandis que la désintégration des éléments dans la croûte va produire le 4He (2 protons, 2 neutrons).
Cela signifie que lorsque l’on mesure le rapport isotopique de l’hélium en provenance du sol, des sources chaudes, des puits ou des fumerolles, on peut déterminer la quantité d’hélium produite lors du dégazage du magma en provenance du manteau, ou par la désintégration radioactive de l’uranium et du thorium dans la croûte.

Erik Klemetti explique les émissions d’hélium à Yellowstone en faisant référence à un article publié par Jake Lowenstern (responsable de l’Observatoire de Yellowstone ) et d’autres scientifiques dans la revue Nature le 19 février 2014. Les auteurs ont constaté que les zones qui produisaient le plus d’hélium étaient situées dans la bordure méridionale de la caldeira. Ces zones libèrent essentiellement de l’hélium provenant de la croûte, et non du magma qui se trouve sous Yellowstone. Selon l’étude, les proportions les plus élevées de 3He/4He se situent au cœur de la caldeira. Lowenstern et les autres scientifiques ont calculé la quantité de 4He que la croûte sous Yellowstone était susceptible d’émettre en se basant sur les proportions d’uranium et de thorium. Ils ont constaté que la région de Yellowstone libère près de 600 fois plus de 4He qu’elle le devrait, si l’on se base sur la désintégration de l’uranium et du thorium. Cela signifie probablement que le volcan de Yellowstone laisse échapper de l’hélium qui est resté emprisonné dans la croûte pendant des millions, voire des milliards d’années. L’hélium de Yellowstone n’est en aucune façon lié au magma qui se trouve sous la caldeira ; il a probablement quitté la croûte lors de séismes ou sous l’effet du réchauffement de la croûte par le magma.

Erik Klemetti conclut son article en écrivant que la quantité d’hélium émise ne nous dit pas grand-chose sur l’activité volcanique dans la mesure où l’hélium, quel qu’il soit, peut se trouver libéré au cours des épisodes sismiques qui affectent un volcan. Il faut connaître le rapport 3He/4He pour comprendre si les variations des émissions d’hélium ont une origine magmatique.  Le problème est qu’il n’existe pas de moyen facile et peu coûteux pour obtenir des mesures rapides des ratios 3He/4He sur le terrain. Les échantillons doivent être acheminés à un laboratoire pour y être analysés.
Si on ne prend en compte que la quantité d’hélium produite par un volcan, on n’obtient qu’une pièce du puzzle de l’activité volcanique. Malgré tout, les mesures des émissions d’hélium et de leur composition isotopique sont d’une grande utilité. Comme on vient de le voir,  il existe à Yellowstone un important volume d’hélium stocké dans la croûte qui peut être libéré par des processus non liés à des phénomènes qui pourraient conduire à une éruption.

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drapeau anglaisAfter the M 4.8 earthquake that rocked Yellowstone on March 30th, some people pretended that helium emissions were rising in the caldera, meaning an eruption was to take place in the short term. Even though such a direct statement goes too far, it is undisputable that a relationship exists between helium and volcanic – or rather magmatic – activity. A few years ago, I mentioned helium about the gaseous emissions on the lower slopes of Mount Etna (see abstract of this study in the left-hand column of this blog).

In the wake of the seismic event at Yellowstone, Erik Klemetti, an assistant professor of Geosciences at Denison University, wrote a very interesting article entitled “What helium can tell us about volcanoes”: http://www.wired.com/category/eruptions

Erik explains us that the ratio between helium’s two naturally-occurring isotopes (3He and 4He) can tell us about the source of the helium. Indeed, helium can come from two main sources: (1) the mantle, that includes helium from the formation of the planet, and (2) the crust, where it comes from the radioactive decay of elements like uranium and thorium. These two sources of helium, however, show some differences. Mantle-derived primordial helium is dominated by the 3He (2 protons, 1 neutron) while the decay of elements in the crust will produce the 4He (2 protons, 2 neutrons).

This means that when you measure the isotopic ratio of helium being released in soils, hot springs, wells or fumaroles, you can determine how much of that helium is being derived from either degassing of magma coming from the mantle or from the radioactive decay of uranium and thorium in the crust.

Erik Klemetti explains the helium emissions at Yellowstone with reference to an article published by Jake Lowenstern (scientist in charge of the Yellowstone Observatory) and others in the journal Nature on February 19th 2014. The authors found that the most productive areas of helium emissions were located in the southern margin of the caldera. These areas are mainly releasing helium derived from the crust, not any magma underneath Yellowstone. According to the study, the highest 3He/4He ratios are in the heart of the caldera. Lowenstern and others calculated how much 4He the crust underneath Yellowstone could produce based on the uranium and thorium content. They found that the Yellowstone area releases almost 600 times more 4He than it should, based on the decay of uranium and thorium. This means that it is probably releasing helium that has been trapped in the crust for millions to billions of years. This helium at Yellowstone is in no way related to the magma underneath the caldera, but has likely been freed from the crust by the earthquakes and heating of the crust done by the magma.

Erik Klemetti concludes his article by writing that he amount of helium being released doesn’t tell us much about volcanic activity, as helium of any sort might be liberated by earthquakes under a volcano. We need to know the ratio of 3He/4He of that helium to understand whether the changes in emissions are actually related to magma. The problem is that there is no easy way to get fast and cheap measurements of the 3He/4He ratios in the field. The samples need to be taken to a laboratory to be analysed.

If you only consider the amount of helium being released at the volcano, you’re only getting a piece of the full picture of volcanic activity. However, you can learn a lot from measuring helium emissions and their isotopic composition. At Yellowstone, there is a significant volume of stored helium in the crust that can be released by processes unrelated to anything that could lead to an eruption.

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Photo:  C.  Grandpey