Catégorie : Science

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a perturbé l’ionosphère // The Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption disturbed the ionosphere

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, le volcan sous-marin des Tonga, en janvier 2022, est exceptionnelle et représente un trésor pour les scientifiques qui ne cessent de faire de nouvelles découvertes.Ils ont déjà publié une analyse qui montre que cette éruption a généré le plus haut panache volcanique de tous les temps (57 km), avec pénétration de la stratopause, la limite supérieure de la stratosphère.
Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs a découvert que l’éruption a perturbé les signaux satellites à grande échelle. Les scientifiques ont utilisé des observations ionosphériques satellitaires et terrestres pour montrer qu’une onde de pression atmosphérique déclenchée par une éruption volcanique est capable de produire une bulle de plasma équatoriale (EPB) dans l’ionosphère, avec de fortes perturbations causées aux communications par satellite. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la revue Scientific Reports.
L’ionosphère s’étend d’une altitude d’environ 80 à 1 000 km. C’est la région de la haute atmosphère terrestre où les molécules et les atomes sont ionisés par le rayonnement solaire, ce qui donne naissance à des ions chargés positivement. La zone avec la plus forte concentration de particules ionisées, la région F – 150 à 800 km de la surface de la Terre – joue un rôle crucial dans les communications radio longue distance car elle réfléchit et réfracte les ondes radio utilisées par les systèmes de suivi par satellite et GPS vers la surface de la Terre. Cependant, des trous peuvent se former dans cette région F, créant une structure en forme de bulle appelée EPB (Equatorial Plasma Bubble) qui peut retarder les ondes radio. et dégrader les performances du GPS.
L’équipe de chercheurs, qui comprenait principalement des scientifiques japonais collaborant avec diverses institutions, a utilisé le satellite Arase pour détecter les survenues d’EPB, le satellite Himawari-8 pour vérifier l’arrivée initiale des ondes de pression atmosphérique, et des observations ionosphériques au sol pour suivre les mouvements de l’ionosphère.
Ces scientifiques ont observé une structure irrégulière de la densité électronique au niveau de l’équateur après l’arrivée des ondes de pression générées par l’éruption volcanique. Ils ont également fait une découverte surprenante. Pour la première fois, ils ont montré que les fluctuations ionosphériques commencent quelques minutes à quelques heures plus tôt que les ondes de pression atmosphérique impliquées dans la génération des bulles de plasma. Cela signifie que le modèle du couplage géosphère-atmosphère-cosmosphère qui existait jusqu’à présent et qui stipulait que les perturbations ionosphériques ne se produisent qu’après l’éruption, doit être révisé.
De plus, les chercheurs ont constaté que l’EPB s’étend beaucoup plus loin que prévu par les modèles classiques. Cette découverte montre qu’il y a intérêt à prêter attention au lien entre l’ionosphère et la cosmosphère lorsque des phénomènes naturels extrêmes, tels que l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, se produisent.
Les résultats de ces recherches présentent un intérêt du point de vue scientifique, mais aussi du point de vue de la météo spatiale et de la prévention des catastrophes.
Source : The Watchers, un excellent site qui publie des articles et des informations en relation avec la science et l’environnement.

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The eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, the underwater volcano in Tonga, in January 2022 was exceptional and a treasure for scientsists who keep making new discoveries. For instance, they have already an analysis that showed this eruption created the highest volcanic cloud ever recorded. For the first time, a volcanic plume has been seen to penetrate the stratopause, the upper limit of the stratosphere.

This time, an international team found that the eruption disrupted satellite signals. The researchers used both satellite and ground-based ionospheric observations to show that an air pressure wave triggered by the volcanic eruptions could produce an equatorial plasma bubble (EPB) in the ionosphere, severely disrupting satellite-based communications. The findings were published in the journal Scientific Reports.

The ionosphere is the region of the Earth’s upper atmosphere where molecules and atoms are ionized by solar radiation, creating positively charged ions. The area with the highest concentration of ionized particles, the F-region, plays a crucial role in long-distance radio communication, reflecting and refracting radio waves used by satellite and GPS tracking systems back to the Earth’s surface. However, irregularities in the F-region, such as the movement of plasma, electric fields, and neutral winds, can cause the formation of a localized irregularity of enhanced plasma density, creating a bubble-like structure called an EPB that can delay radio waves and degrade the performance of GPS.

The team, that mainly included Japanese scientists in collaboration with various institutions, used the Arase satellite to detect EPB occurrences, the Himawari-8 satellite to check the initial arrival of air pressure waves, and ground-based ionospheric observations to track the motion of the ionosphere.

They observed an irregular structure of the electron density across the equator that occurred after the arrival of pressure waves generated by the volcanic eruption.

The group also made a surprising discovery. For the first time, they showed that ionospheric fluctuations start a few minutes to a few hours earlier than the atmospheric pressure waves involved in the generation of plasma bubbles. This suggests that the long-held model of geosphere-atmosphere-cosmosphere coupling, which states that ionospheric disturbances only happen after the eruption, needs revision.

Furthermore, the researchers found that the EPB extended much further than predicted by the standard models. This discovery suggests that we should pay attention to the connection between the ionosphere and the cosmosphere when extreme natural phenomena, such as the Tonga event, occur.

The results of this research are significant not only from a scientific point of view but also from the point of view of space weather and disaster prevention.

Source : The Watchers, an excellent website that releases articles and information linked to science and the environment.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, l’éruption de tous les superlatifs (Source: NASA)

Nouveau volcan sous-marin // New underwater volcano

Un article publié sur le site web Live Science nous informe qu’une expédition océanographique dans l’Arctique a permis de découvrir un volcan sous-marin qui émet de la boue et du méthane à l’intérieur d’un autre cratère plus grand qui s’est probablement formé lors d’une éruption majeure à la fin de la dernière période glaciaire.
Les chercheurs ont découvert cette formation géologique étrange à environ 130 kilomètres au sud de Bear Island dans la mer de Barents. Le volcan, baptisé Borealis Mud Volcano, est seulement le deuxième du genre découvert dans les eaux norvégiennes.
Un volcan de boue sous-marin est une structure géologique formée par une expulsion de fluide boueux et de gaz, principalement du méthane. Le Borealis Mud Volcano mesure environ 7 mètres de diamètre et 2,50 mètres de hauteur. Le 7 mai 2023, les scientifiques ont utilisé un robot télécommandé pour obtenir des images du petit édifice qui émet en permanence un fluide boueux, qui, selon les chercheurs, est riche en méthane. Il est bon de rappeler que le méthane est un puissant gaz à effet de serre une fois qu’il atteint l’atmosphère et contribue au réchauffement climatique.
Le volcan se trouve au milieu d’un autre cratère beaucoup plus grand, qui mesure 300 mètres de large et 25 mètres de profondeur. L’ensemble se trouve à 400 mètres sous la surface de la mer et résulte probablement d’une puissante éruption de méthane à la fin la dernière période glaciaire, il y a 18 000 ans.
Les flancs du volcan regorgent de vie animale qui se nourrit de croûtes carbonatées, autrement dit des croûtes minérales qui se forment lorsque des micro-organismes consomment du méthane et produisent du bicarbonate. Les chercheurs ont également observé des anémones de mer, des éponges, des coraux, des étoiles de mer, des araignées de mer et divers crustacés.
Le seul autre volcan de boue connu dans les eaux norvégiennes est le Håkon Mosby Volcano. Cet édifice de 1 km de diamètre a été découverte à 1 250 mètres sous la surface, sur le plancher océanique au sud du Svalbard en 1995.
Les volcans de boue sous-marins sont difficiles à détecter et à cartographier, mais les chercheurs estiment qu’il pourrait y en avoir des centaines ou des milliers sur le plancher océanique à l’échelle mondiale. (NDLR : Une fois de plus, on remarquera que nous connaissons mieux la surface de Mars que les fonds de nos propres océans !) Ces volcans offrent une fenêtre sur les processus géologiques qui se produisent en profondeur sous la croûte terrestre, car ils émettent principalement de l’eau, des minéraux et des sédiments fins à ces profondeurs. Ils offrent des indices sur les environnements et conditions antérieurs sur Terre. Ils pourraient aussi donner un aperçu des systèmes sur d’autres planètes.
Source : Live Science.

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An article released on the Live Science website informs us that ocean explorers in the Arctic have discovered an underwater volcano spewing mud and methane from inside another, larger crater that probably formed after a catastrophic eruption at the end of the last ice age.

Researchers spotted the unusual feature about 130 kilometers south of Norway’s Bear Island in the Barents Sea. The volcano, dubbed Borealis Mud Volcano, is only the second of its kind discovered in Norwegian waters.

A submarine mud volcano is a geological structure formed by an expulsion of muddy fluid and gas, predominantly methane. The Borealis Mud Volcano measures roughly 7 meters in diameter and is about 2.5 meters tall. On May 7th, 2023, the scientists used a remote-controlled rover to capture footage of the small mount continuously emitting a muddy fluid, which the researchers say is rich in methane. Methane is a powerful greenhouse gas once it reaches the atmosphere and contributes to climate change.

The volcano sits in the middle of another, much larger crater, which is 300 meters wide and 25 meters deep. The volcanic edifice sits 400 meters below the sea surface and likely resulted from a sudden and massive methane eruption after the last glacial period, 18,000 years ago.

The volcano’s flanks are teeming with animal life feeding off carbonate crusts, namely mineral crusts formed when microorganisms consume methane and produce bicarbonate as a byproduct. The researchers also observed sea anemones, sponges, corals, starfish, sea spiders and diverse crustaceans.

The only other known mud volcano in Norwegian waters is the Håkon Mosby volcano. This 1-km-wide feature was discovered 1,250 meters below the water’s surface on the seabed south of Svalbard in 1995.

Underwater mud volcanoes are difficult to spot and map, but researchers estimate there could be hundreds or thousands of them on the seafloor globally. (Personal note : Once again, we know the surface of Mars better than the seafloor of our own oceans!) These volcanoes provide a rare window into geological processes occurring deep below Earth’s crust, since they spout mainly water, minerals and fine sediment from these depths. They also offer clues about previous environments and conditions on Earth, and could give an insight into systems on other planets.

Source : Live Science.

Le Borealis Mud Volcano photographié par le robot télécommandé (Source : UiT/AKMA3)

Rapport annuel de l’Observatoire de Yellowstone pour 2022 // Yellowstone Observatory 2022 annual report

Depuis 2017, l’Observatoire Volcanologique de Yellowstone publie des rapports annuels qui contiennent des informations sur des sujets tels que la déformation du sol, l’activité sismique et les améliorations apportées aux réseaux de surveillance. De plus, il y a des informations sur les dernières études et les nouvelles découvertes, avec celle d’une nouvelle zone hydrothermale près du lac Tern en 2018.
Le rapport annuel 2022 vient d’être publié et peut être consulté en cliquant sur ce lien:

https://doi.org/10.3133/cir1508.

Photo: C. Grandpey

En voici le résumé :

L’Observatoire Volcanologique de Yellowstone (YVO) surveille l’activité volcanique et hydrothermale liée au système magmatique de Yellowstone. L’Observatoire effectue des recherches sur les processus magmatiques en cours sous la caldeira et, le cas échéant, émet des bulletins d’alerte et des conseils concernant les risques géologiques potentiels.

Le dernier rapport du YVO présente un résumé de activité à Yellowstone au cours de l’année 2022, en se concentrant sur le système volcanique. L’Observatoire s’attarde en particulier sur le déploiement de sismomètres dans le Norris Geyser Basin et l’Upper Geyser Basin pour étudier les interactions entre les phénomènes hydrothermaux et les influences externes.

Norris Geyser Basin (Photo: C. Grandpey)

Les scientifiques ont procédé à l’étude géologique de l’activité hydrothermale post-glaciaire, la datation plus précise des unités volcaniques de Yellowstone et la mise à jour des cartes existantes des dépôts géologiques. Ils ont établi une nouvelle cartographie des dépôts des coulées de cendres sur le dôme de Sour Creek, installé une nouvelle station de surveillance en continu des gaz près de Mud Volcano.

Photo: C. Grandpey

L’Observatoire a également procédé à un, échantillonnage des émissions de gaz et des eaux thermales autour du Parc national de Yellowstone pour surveiller la chimie de l’eau dans l’espace et temps. Il a effectué un travail de recherche sur l’âge et l’histoire du Steamboat Geyser dans le Norris Geyser Basin et évalué la production thermique basée sur l’imagerie satellite et le taux de chlorure dans les rivières.
L’événement le plus remarquable de l’année 2022 a été météorologique. Les abondantes précipitations et la fonte de la neige ont provoqué d’importantes inondations dans le Parc national de Yellowstone. Elles ont endommagé les routes et les infrastructures du parc.

Le Steamboat Geyser, dans le Norris Geyser Basin, a continué à montrer des éruptions fréquentes qui avaient commencé en 2018. On a enregistré 11 éruptions en 2022, ce qui représente toutefois le nombre le plus faible d’éruptions annuelles dans la séquence éruptive actuelle.

 

Photo: C. Grandpey

Globalement, la sismicité – avec 2 429 événements – a été légèrement inférieure aux 2 773 séismes enregistrés en 2021 et se situe à l’extrémité supérieure de la fourchette moyenne historique d’environ 1 500 à 2 500 séismes par an.

 

Source: YVO

L’affaissement du plancher de la caldeira, en cours depuis fin 2015 ou début 2016, s’est poursuivi à raison de quelques centimètres par an. Les mesures de déformation par satellite indiquaient la possibilité d’un léger soulèvement d’environ 1 centimètre le long du bord nord de la caldeira en 2021, mais les données satellitaires couvrant 2022 ne montrent aucun soulèvement dans cette zone.

 

Source: YVO

Tout au long de 2022, la couleur de l’alerte aérienne pour la caldeira de Yellowstone est restée au « Vert » et le niveau d’alerte volcanique a été maintenu à « Normal ».

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Since 2017, the Yellowstone Volcano Observatory has produced annual reports that contain an abundance of information about a variety of topics such as ground deformation trends, earthquake activity and upgrades to monitoring networks. In addition, there is information about research results and new discoveries, like the recognition of the new thermal area near Tern Lake in 2018.

The 2022 YVO annual report was just published and is now available online at:

https://doi.org/10.3133/cir1508.

Here is the report’s abstract :

The Yellowstone Volcano Observatory (YVO) monitors volcanic and hydrothermal activity associated with the Yellowstone magmatic system, carries out research into magmatic processes occurring beneath Yellowstone Caldera, and issues timely warnings and guidance related to potential future geologic hazards.

The 2022 report summarizes the activities and findings of YVO during that year, focusing on the Yellowstone volcanic system. Highlights of YVO research and related activities during 2022 include deployments of seismometers in Norris Geyser Basin and Upper Geyser Basin to investigate interactions between hydrothermal features and influences from external influences, geological studies of post-glacial hydrothermal activity, refining the ages of Yellowstone volcanic units and updating existing maps of geologic deposits, new mapping of ash-flow deposits on the Sour Creek dome, installation of a new continuous gas monitoring station near Mud Volcano, sampling of gas emissions and thermal waters around Yellowstone National Park to monitor water chemistry over space and time, research into the age and history of Steamboat Geyser in Norris Geyser Basin, and assessment of thermal output based on satellite imagery and chloride flux in rivers.

The most noteworthy event of the year was not geophysical, but meteorological. Combined runoff from rain and snowmelt caused substantial flooding in Yellowstone National Park, which caused damage to park roads and infrastructure.

Steamboat Geyser, in Norris Geyser Basin, continued the pattern of frequent eruptions that began in 2018 with 11 water eruptions in 2022, the lowest number of annual eruptions in the current eruptive sequence.

Total seismicity—2,429 located earthquakes—was slightly less than the 2,773 earthquakes located in 2021 and at the upper end of the historical average range of about 1,500–2,500 earthquakes per year.

Overall subsidence of the caldera floor, ongoing since late 2015 or early 2016, continued at rates of a few centimeters (1–2 inches) per year. Satellite deformation measurements indicated the possibility of slight uplift amounting to about 1 centimeter (less than 1 inch) along the north caldera rim in 2021, but satellite data spanning 2022 show no uplift in that area. Throughout 2022, the aviation color code for Yellowstone Caldera remained at “green” and the volcano alert level remained at “normal.”

Le HVO et les autres observatoires volcanologiques de l’USGS // HVO and the other USGS volcano observatories

Le dernier article « Volcano Watch » était consacré à l’Observatoire des volcans d’Hawaii (HVO) et aux autres observatoires volcanologiques gérés par l’U.S. Geological Survey (USGS), L’Institut d’études géologiques des États-Unis

Le Hawaiian Volcano Observatory (HVO) a été fondé en 1912. Aujourd’hui, plus de 111 ans plus tard, c’est l’un des cinq observatoires volcanologiques gérés par l’USGS.
D’un seul géologue, Thomas A. Jaggar, en 1912, l’Observatoire est passé à plus de 30 employés aujourd’hui. Cette équipe comprend des géologues, des géophysiciens, des géochimistes, etc. Des volcanophiles (j’en ai fait partie), des étudiants et d’autres scientifiques ont également apporté une aide précieuse au HVO au fil des ans.
Les méthodes d’observation et d’analyse du HVO sur le terrain ont radicalement changé depuis l’époque de Thomas Jaggar. Actuellement, le réseau de surveillance de l’Observatoire comprend plus de 200 instruments, avec des sismomètres, des systèmes GPS, des inclinomètres, des infrasons, des détecteurs de gaz et des caméras thermiques. Ces instruments transmettent des données au HVO 24 heures sur 24 afin de suivre l’activité des volcans. Malgré tous ces instruments, la prévision éruptive est encore loin d’être parfaite. Dans son dernier bulletin, le HVO nous informe que le Kilauea n’est pas en éruption ; les webcams ne montrent aucun signe d’activité dans le cratère de l’Halema’uma’u, et personne ne sait où et quand la lave réapparaîtra sur le volcan.
Lorsque le HVO a été fondé en 1912, Hawaii n’était pas encore un État. Un lac de lave s’agitait au fond de l’Halema’uma’u,semblable à celui observé au cours des trois dernières années. Le HVO était à l’origine exploité avec le soutien du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de la Hawaiian Volcano Research Association. Il a ensuite été géré par une série d’agences fédérales, dont le U.S. Weather Bureau, le National Park Service et maintenant l’USGS qui est devenu l’administrateur permanent du HVO en 1947.
Suite à la réussite du HVO, l’USGS a établi de nouveaux observatoires pour surveiller et étudier 161 volcans actifs à travers les États-Unis et les territoires qui en dépendent.

L’Observatoire des volcans d’Hawaii (HVO) se concentre sur les volcans actifs de la Grande Ile d’Hawaï : Kilauea, Mauna Loa et Hualālai, sans oublier le Lo’ihi.. Le HVO surveille également les volcans actifs des Samoa américaines.

L’Observaroire volcanologique de la Chaîne des Cascades (CVO) a été mis sur pied en 1980 à la suite de l’éruption du mont St. Helens et officiellement inauguré en 1982. Le CVO se concentre sur les volcans des Etats de Washington, de l’Oregon et de l’Idaho.

L’Observatoire volcanologique de l’Alaska (AVO) a été fondé en 1988 suite à l’éruption de l’Augustine en 1986. L’AVO, un partenariat entre l’USGS, l’Université d’Alaska à Fairbanks et l’État de l’Alaska, se concentre sur les volcans de l’Alaska et du Commonwealth des îles Mariannes du Nord.

L’Observatoire volcanologique de Yellowstone (YVO) a été fondé en 2001. Il se concentre sur l’activité volcanique dans la région du Plateau de Yellowstone et dans les États de l’ouest des États-Unis.

L’Observatoire des volcans de Californie (CalVO) a été créé en 2012. Le CalVO, avec une extension au-delà de l’Observatoire de Long Valley (LVO) a été créé en 1982. il se concentre sur les volcans de Californie et du Nevada.

Les connaissances, compétences et expériences rassemblées par ces cinq observatoires sont vastes et complémentaires. Leur personnel communique et se déplace entre les différents observatoires et effectue un véritable travail d’équipe.
Source : USGS/HVO.

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The latest « Volcano Watch » article was dedicated to the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) and the other volcanological observatoried mananed by the U.S. Geological Survey (USGS).

The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) was founded in 1912. Today, more than 111 years later, it is one of five volcano observatories supported by the USGS.

HVO staff has grown from one geologist, Thomas A. Jaggar, in 1912 to more than 30 people today. This team includes scientists and specialists in geology, geophysics, geochemistry, and more. Hundreds of volunteers (I was one of them), students and visiting scientists have also provided valuable assistance to HVO through the years.

HVO methods of observing and analyzing data from instruments and field studies have changed dramatically since Jaggar’s time. Presently, the Observatory’s monitoring network consists of more than 200 sensors, including seismometers, global positioning systems (GPS), tiltmeters, infrasound, gas detectors and thermal/visual cameras. These sensors transmit data to HVO 24 hours a day in order to track activity and support research into how volcanoes work. However, despite all these instruments, eruptive prediction is still far from perfect. In its latest update, HVO informs us that Kilauea is not erupting ; webcams show no signs of active lava in Halemaʻumaʻu crater, but nobody knws whther and when lava will reappear at the volcano.

When HVO was founded, Hawaiʻi was not yet a state. A lake of molten lava was on the floor of Halemaʻumaʻu crater, similar to what has been observed throughout the past three years. HVO was originally operated with support from the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and the Hawaiian Volcano Research Association. It was later managed by a series of federal agencies including the U.S. Weather Bureau, the National Park Service and now the USGS which became the permanent administrator of HVO in 1947.

Based on HVO’s success, the USGS went on to establish additional observatories to monitor and study 161 active volcanoes throughout the United States and U.S. Territories.

HVO focuses on the active volcanoes in Hawaii : Kīlauea, Mauna Loa and Hualālai, all of which are on the Big Island, without forgetting Lo’ihi.. HVO also monitors active volcanoes in American Samoa.

Cascades Volcano Observatory (CVO) was authorized in 1980 following the eruption of Mount St. Helens and formally dedicated in 1982. CVO focuses on volcanoes in Washington, Oregon and Idaho.

Alaska Volcano Observatory (AVO) was founded in 1988 following the 1986 eruption of Augustine. AVO, a collaboration between the USGS, the University of Alaska Fairbanks and the state of Alaska, focuses on volcanoes in Alaska and the Commonwealth of Northern Mariana Islands.

Yellowstone Volcano Observatory (YVO) was founded in 2001. It focuses on volcanic activity in the Yellowstone Plateau region and intermountain western U.S. states.

California Volcano Observatory (CalVO) was formed in 2012. CalVO, with expanded scope beyond the Long Valley Observatory (LVO) established in 1982, focuses on volcanoes in California and Nevada.

The collective knowledge, skills and experience of people at these five observatories is extensive and complementary. Staff communicate and travel between observatories in true team fashion.

Source : USGS / HVO.