Catégorie : Science

L’éruption du Mauna Loa perturbe l’Observatoire // The Mauna Loa eruption disrupts the Observatory

L’éruption du Mauna Loa a temporairement coupé l’alimentation de l’Observatoire météorologique qui mesure les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère, mais ce ne sera pas vraiment un problème. Il existe des centaines d’autres sites de mesure du dioxyde de carbone à travers le monde. Le gouvernement fédéral est à la recherche d’un site alternatif temporaire sur l’île d’Hawaii et envisage d’acheminer un générateur à l’Observatoire du Mauna Loa pour assurer son alimentation et donc la prise de mesures.
La station météorologique a été construite en 1958. C’est ici qu’est établie la célèbre courbe de Keeling à laquelle je fais souvent référence. La courbe révèle les niveaux de concentration du CO2 émis par la combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel. Le tracé de la courbe est remarquablement parallèle à la hausse des températures. Les niveaux de dioxyde de carbone sur le Mauna Loa ont augmenté de 33 % depuis 1958.
La station, située à 3 444 mètres d’altitude, possède une tour de 40 mètres de hauteur où les scientifiques échantillonnent l’air pour mesurer les niveaux de dioxyde de carbone, de rayonnement et d’autres paramètres. Même si la coulée de lave émis par l’éruption du Mauna Loa ne se trouve pas à proximité de l’Observatoire, elle a coupé les lignes électriques en aval sur la montagne.
Il existe plus de 300 stations dans le monde, dont plus de 70 exploitées par la NOAA, de sorte que la mesure globale des gaz à effet de serre se poursuivra. Lors de l’éruption du Mauna Loa en 1984, la station a été à l’arrêt pendant 36 jours, mais la surveillance s’est poursuivie de manière ininterrompue grâce aux autres stations.
Les scientifiques expliquent qu’il est peu probable que l’éruption du Mauna Loa modifie beaucoup les températures à l’échelle de la planète, contrairement à l’éruption du Pinatubo aux Philippines en 1991. Des éruptions de très grande ampleur comme celle du Pinatubo peuvent envoyer suffisamment d’aérosols dans la haute atmosphère pour réfléchir la lumière du soleil et refroidir temporairement la température globale sur Terre. L’éruption du Mauna Loa en ce moment ne semble pas générer beaucoup d’aérosols et les émissions de dioxyde de carbone ne sont rien à côté de celles des combustibles fossiles.
Source : NOAA.

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The eruption of Mauna Loa has temporarily knocked off power to the station that measures carbon dioxide concentrations in the atmosphere, but officials say it won’t be a problem. There are hundreds of other carbon dioxide monitoring sites across the globe. The federal government is looking for a temporary alternate site on the Hawaiian island and is contemplating flying a generator to the Mauna Loa Observatory to get its power back so it can take measurements again,

The Hawaiian station goes back to 1958 and is the main site for the Keeling Curve that shows rising carbon dioxide levels from burning of coal, oil and natural gas that tracks with rising temperatures. Levels of carbon dioxide at Mauna Loa have increased 33% since 1958.

The station at 3,444 meters above sea level, has a 40-meter tower that collects air to measure levels of carbon dioxide, radiation and other materials. Even though the flow of lava is not near the station, it cut off power lines further down the mountain.

There are more than 300 stations worldwide, including more than 70 operated by NOAA, so the global measurement of greenhouse gases will continue. During the 1984 Mauna Loa eruption the station was knocked out for 36 days but the global monitoring continued and long-term records are still complete.

Scientists say that it is unlikely that this Mauna Loa eruption will change global temperatures much, unlike 1991’s eruption of Mount Pinatubo in the Philippines. Massive eruptions like Pinatubo can put enough aerosols high into the upper atmosphere that reflect sunlight and cool global temperatures temporarily. Mauna Loa’s eruption at the moment doesn’t seem to be spewing nearly enough aerosols and its carbon dioxide emissions are nothing compared to the burning of fossil fuels.

Source: NOAA.

Photo : C. Grandpey

L’USGS a mis en ligne le 1er décembre 2022 une galerie de photos et des vidéos de l’éruption :

https://www.usgs.gov/observatories/hvo/news/photo-and-video-chronology-mauna-loa-december-1-2022

Eruption sous-marine dans le Pacifique ? // Submarine eruption in the Pacific Ocean ?

Comme je l’ai déjà écrit à plusieurs reprises, nous savons tout ce qui se passe sur la planète Mars, mais nous ne savons que très peu de choses sur les profondeurs de nos propres océans.

Dans une note publiée le 11 janvier 2018, l’indiquais que de nouveaux enregistreurs permettront peut-être aux scientifiques de cartographier beaucoup plus rapidement les éruptions sous-marines. À l’aide d’hydrophones nouvelle génération, des scientifiques de l’Observatoire des Volcans d’Alaska (AVO) et de l’US Geological Survey (USGS) avaient à cette époque enregistré les sons très différents émis par les éruptions de deux volcans, dont celle de l’Ayhi en 2014.

L’Ayhi est un volcan sous-marin qui fait partie de l’arc volcanique des Mariannes, une chaîne qui présente plus de 60 volcans actifs et qui s’étire sur 960 kilomètres à l’ouest et parallèlement à la Fosse des Mariannes, le point le plus profond sur Terre. L’Ahyi présente une forme conique. Son point culminant se trouve à 79 mètres sous la surface de l’océan. Il est situé à environ 18 kilomètres au sud-est de l’île de Farallon de Pajaros, également connue sous le nom d’Uracas. Il n’y a pas de stations de surveillance à proximité de l’Ahyi, ce qui limite la possibilité de détecter et d’analyser l’activité volcanique dans le secteur.

Selon l’USGS, tout indique que l’Ahyi a commencé à entrer en éruption à la mi-octobre. Les scientifiques cherchent à voir si l’activité se limite à une sismicité peu profonde ou si des matériaux sont émis par le cratère. Ils scrutent les données satellitaires pour voir si la surface de l’océan est décolorée, ce qui pourrait laisser supposer que des matériaux sortent effectivement du volcan. Rien pour le moment ne laisse penser que cette éruption va s’intensifier et devenir un événement majeur. Cependant,il est demandé aux marins d’éviter la zone.
L’activité d’une source volcanique sous-marine a été détectée le mois dernier par des capteurs hydroacoustiques à Wake Island, à environ 250 km. Avec l’aide du Laboratoire de géophysique de Tahiti et les données des stations sismiques de Guam et du Japon, les scientifiques ont analysé les signaux et déterminé que la source de l’activité était probablement le volcan sous-marin Ahyi. L’activité était toutefois en baisse ces derniers jours.
Source : The Seattle Times.

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As I put it several times before, we know everything that happens on Mars, but we know very little about the depths of our own oceans.

In a post published on January 11th, 2018, I indicated that new recordings may help scientists map these incredible events much more quickly. Using a new generation of hydrophones, scientists from the Alaska Volcano Observatory (AVO) and the U.S. Geological Survey (USGS) had recorded the very different sounds of two volcanoes, with Ayhi erupting in 2014.

Ahyi seamount is part of the Mariana Volcanic Arc, which is a chain of over 60 active volcanoes stretching over 960 kilometers west of and parallel to the Mariana Trench, the world’s deepest point. Ahyi is a large conical submarine volcano. Its highest point is 79 meters below the surface of the ocean. It is located about 18 kilometers southeast of the island of Farallon de Pajaros, also known as Uracas. There are no local monitoring stations near Ahyi Seamount, which limits the ability to detect and characterize volcanic unrest there.

According to USGS, all indications are that the Ahyi Seamount began erupting in mid-October. Scientists are looking to see if the activity is limited to shallow earthquakes or if material exploded from the crater. They are checking satellite data to see if there is discolored water, which could suggest material is coming out of the volcano. There’s nothing right now that suggests that this eruption will intensify and become a major event. However, mariners are asked to avoid the immediate area.

Activity from an undersea volcanic source was picked up last month by hydroacoustic sensors some 250 km away at Wake Island. With help from the the Laboratoire de Geophysique in Tahiti and data from seismic stations in Guam and Japan, scientists analyzed the signals and determined that the source of the activity was likely Ahyi Seamount. Activity has been declining in recent days.

Source: The Seattle Times.

Source : NOAA

Image bathymétrique de l’Ahyi (Source: NOAA)

La technologie InSAR au service des volcans // InSAR technology to monitor volcanoes

En mars et décembre 2015, j’ai rédigéé plusieurs notes à propos de l’utilisation de la technologie InSAR en volcanologie, en particulier pour contrôler les déformations des Champs Phlégréens (Italie) et du Kilauea (Hawaii). Aujourd’hui, un article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (le HVO) aborde à nouveau ce sujet.

Les satellites sont devenus essentiels pour surveiller les volcans actifs. En particulier, ils permettent de garder un oeil sur des volcans difficiles d’accès, et ils offrent des perspectives impossibles à obtenir depuis le sol. Les satellites en orbite autour de la Terre peuvent fournir des images classiques d’un lieu, mais également des images thermiques. Ils peuvent aussi mesurer des quantités et des types de gaz, des changements de gravité et de topographie.
Une avancée majeure a été l’arrivée de l’InSAR (Radar interférométrique à synthèse d’ouverture) pour mesurer de petites variations de surface du sol sur un édifice volcanique. Les satellites radar à synthèse d’ouverture (RSO) envoient à intervalles réguliers des ondes radar qui rebondissent sur la Terre et reviennent vers le satellite. Il faut deux ensembles d’ondes concernant la même zone pour mesurer les changements dans le temps. S’il n’y a pas eu de changement de forme du volcan pendant le laps de temps entre les images, les signaux parcourent la distance dans le même laps de temps. Cependant, si le volcan a changé au cours de processus d’inflation ou de déflation, il sera plus proche ou plus éloigné dans la deuxième image. Il faudra donc plus de temps à l’onde radar pour parcourir la distance entre le satellite et le sol, puis revenir au satellite.
En attribuant à deux ondes décalées une couleur basée sur la taille du décalage, on obtient un ensemble unique de couleurs en bandes qui représentent le nombre de longueurs d’onde séparant les deux images. C’est ainsi que se conçoivent les interférogrammes. Les anneaux concentriques de couleur montrent le niveau d’inflation ou de déflation de la surface d’un volcan.
Si l’InSAR est utile pour surveiller les mouvements à la surface d’un volcan, les scientifiques sont parfois confrontés à des difficultés. Les images InSAR recueillies à partir d’un satellite sont souvent perturbées par des signaux liés aux changements de l’atmosphère terrestre entre les passages du satellite. Ce « bruit atmosphérique » est particulièrement apparent avec les changements de topographie. Sur les volcans actifs très hauts, comme le Mauna Loa, les flancs pentus peuvent amplifier les signaux atmosphériques, laissant supposer à tort qu’un changement significatif s’est produit.

À première vue, l’image de gauche (A) pourrait sembler montrer une inflation simultanée du Mauna Kea et du Mauna Loa. Cependant, on sait, grâce aux instruments GPS du HVO, que le Mauna Kea ne montre pas de déformation significative. Les scientifiques peuvent donc conclure que les signaux InSAR sur le Mauna Loa ne sont probablement pas fiables dans ce cas précis. L’image B est un autre exemple d’interférogramme InSAR avec un bruit atmosphérique important. Une légère déformation du Mauna Loa et la zone de rift sud-est du Kilauea est visible sur ces images, mais reste difficile à discerner du bruit atmosphérique.

Une autre méthode consiste à comparer plusieurs images InSAR. Les satellites RSO capturent des images dans les directions ascendante (vers le nord) et descendante (vers le sud) lorsqu’ils orbitent autour de la Terre. En créant une deuxième image InSAR, avec le même laps de temps, mais à partir de différentes « directions de visée » RSO, il est possible de comparer deux interférogrammes du même événement. Si la déformation est réelle sur la zone étudiée, les deux images InSAR provenant de directions opposées montrent des niveaux de mouvement similaires.
Les scientifiques du HVO utilisent constamment les satellites et d’autres outils pour analyser le mouvement du magma dans les volcans d’Hawaii afin d’essayer d’identifier les signes d’éruptions imminentes.
Source : USGS/HVO.

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In March and December 2015, I wrote several posts about the use of InSAR technology in volcanology, in particular to monitor deformations of the Phlegraean Fields (Italy) and Kilauea (Hawaii). Today, an article published by the Hawaii Volcano Observatory (HVO) addresses this subject again.

Satellites have become one of the fundamental tools used to monitor active volcanoes. In particular, they allow to monitor volcanoes that are otherwise hard to access and provide perspectives that are not possible to get from the ground. Satellites orbiting the Earth can provide normal “pictures” of a place, but can also provide thermal images, measure amounts and types of gases, changes in gravity and topography.

One of the most revolutionary advances has been the use of InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) to measure small changes in shape over an entire volcano. Synthetic Aperture Radar (SAR) satellites send timed radar waves that bounce off the Earth back to the satellite. It takes two sets of waves of the same area to measure change over time. If there has been no change to the volcano for the time between images, the signals travel the distance in the same amount of time. However, if the volcano has changed by either inflating or deflating, the volcano will be closer or further away in the second image. It will take more time for the radar wave to travel the distance from satellite to the ground, then back to the satellite.

If the difference between two offset waves are assigned a color based on the size of the offset, they produce a unique set of banded colors that represent the number of wavelengths separating the two images. This process produces interferograms. Concentric rings of color relate to the amount of surface inflation or deflation of a volcano.

While InSAR is useful for monitoring volcanic motions, it is not without problems. The nature of how InSAR images are gathered from a radar satellite often unintentionally captures signals associated with the changes in the Earth’s atmosphere between satellite passes in addition to ground surface change. This additional “atmospheric noise” is especially apparent with changes in topography. At active volcanoes that are very tall, like Mauna Loa, the sloping flanks can magnify atmospheric signals, falsely suggesting that significant change has occurred.

At first glance, the left image (A) above could seem to show both Mauna Kea and Mauna Loa inflating at the same rate simultaneously. However, we know from the HVO GPS instruments that Mauna Kea shows no evidence for significant deformation, so scientists can conclude that the InSAR signals on Mauna Loa are mostly likely unreliable in this specific instance. Image B is another example of an InSAR interferogram with heavy atmospheric noise. Some slight deformation on Mauna Loa and the Southeast Rift Zone of Kilauea is visible in these images, yet still hard to discern from the atmospheric noise.

Another method is to compare multiple InSAR images. SAR satellites capture images in both ascending (traveling northward) and descending (traveling southward) directions as they orbit the planet. By creating a second InSAR image, with the same time span, but from different SAR “look directions,” it is possible to compare two interferograms of the same event. If the deformation is real over the survey area, then both InSAR images from opposing directions would show similar rates of motion.

HVO scientists are constantly using these and other tools to track the movement of magma within Hawaii’s volcanoes in order to identify the warning signs of impending eruptions.

Source: USGS / HVO.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai : le panache de tous les records // The highest plume ever

On apprend aujourd’hui que la puissante éruption sous-marine du volcan sous-marin Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (Iles Tonga) le 15 janvier 2022 a généré un panache qui est monté plus haut dans l’atmosphère terrestre que tout autre panache observé lors de précédentes éruptions. Il a atteint environ 57 km d’altitude.
Le panache blanc-grisâtre (voir image ci-dessous) produit par l’éruption est devenu le premier à ce jour à avoir pénétré dans la mésosphère. C’est ce qu’expliquent les scientifiques qui ont utilisé une nouvelle technique réunissant plusieurs images satellites pour mesurer sa hauteur. Le panache était composé principalement d’eau avec de la cendre et du dioxyde de soufre.
Le panache a pénétré à l’intérieur des deux couches inférieures de l’atmosphère, la troposphère et la stratosphère, et sur environ 7 km à l’intérieur de la mésosphère qui est l’une des couches supérieures de notre atmosphère. L’air y est très sec et extrêmement ténu. C’est l’une des parties les moins connues de l’atmosphère car elle est très difficile à atteindre. En dessous, on peut utiliser des avions. Plus haut, il y a des engins spatiaux. De nombreux météores viennent finir leur course en se consumant dans la mésosphère qui abrite également des nuages noctulescents que l’on aperçoit parfois dans le ciel d’été vers les pôles.
Le panache du Hunga Tonga était toutefois loin d’atteindre la couche atmosphérique suivante, la thermosphère, qui commence à environ 85 km au-dessus de la surface de la Terre. La ligne Karman, à une centaine de kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, est généralement considérée comme la frontière avec l’espace.
Jusqu’à présent, les panaches volcaniques les plus élevés ont été émis par l’éruption de 1991 du Pinatubo aux Philippines avec 40 km, et l’éruption de 1982 d’El Chichón au Mexique avec 31 km. Les éruptions volcaniques du passé ont probablement produit des panaches plus importants, mais elles se sont produites avant que les scientifiques puissent effectuer de telles mesures. Le panache de l’éruption du Krakatau en 1883 en Indonésie a probablement, lui aussi, atteint la mésosphère.
Les scientifiques n’ont pas pu utiliser leur technique habituelle basée sur la température pour mesurer le panache volcanique car l’éruption de janvier a dépassé la hauteur maximale pour laquelle cette méthode peut être utilisée. Ils se sont tournés vers trois satellites météorologiques géostationnaires qui fournissent des images toutes les 10 minutes et ils se sont appuyés sur l’effet de parallaxe.
Source : Yahoo Actualités.

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We learn today that the powerful January 15th, 2022 underwater eruption of Tonga’s Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano in the South Pacific produced a plume that soared higher into Earth’s atmosphere than any other on record. It reached about 57 km.

The white-grayish plume unleashed by the eruption became the first one documented to have penetrated the mesosphere, according to scientists who employed a novel technique using multiple satellite images to measure its height. The plume was composed primarily of water with some ash and sulfur dioxide mixed in.

The plume extended through the bottom two layers of the atmosphere, the troposphere and stratosphere, and about 7 km into the mesosphere which is one of the upper layers of our atmosphere. The air is very dry and extremely thin, It is one of the least-understood parts of the atmosphere as it is very hard to reach. Lower down, we can use planes. Higher up, we have spacecraft. Many meteors burn up in the mesosphere, and it is also home to noctilucent clouds, which are sometimes visible in the summer sky towards the poles.

The plume was far from reaching the next atmospheric layer, the thermosphere, which starts at about 85 km above Earth’s surface. A delineation called the Karman line, about 100 km above Earth’s surface, is generally considered the boundary with space.

Until now, the highest recorded volcanic plumes were from the 1991 eruption of Mount Pinatubo in the Philippines, at 40 km, and the 1982 eruption of El Chichón in Mexico, at 31 km. Volcanic eruptions in the past likely produced higher plumes but occurred before scientists were able to make such measurements. The 1883 Krakatau eruption in Indonesia probably also reached the mesosphere.

Scientists were unable to use their standard temperature-based technique of measuring a volcanic plume because January’s eruption passed the maximum height for which this method could be used. They instead turned to three geostationary weather satellites that obtained images every 10 minutes and relied upon the parallax effect.

Source: Yahoo News.

Image satellite de l’énorme panache généré par l’éruption du 15 janvier 2022 (Source: NASA)