Catégorie : Science

Eruption du Cumbre Vieja et prévision volcanique // Cumbre Vieja eruption and volcanic prediction

Un article de l’agence Associated Press explique qu’avec l’éruption du Cumbre Vieja, La Palma « se transforme en laboratoire à ciel ouvert pour les volcanologues ». A l’aide de satellites, les scientifiques analysent les émissions de gaz et les coulées de roche en fusion. Au sol, ils collectent les plus petites particules ou les bombes volcaniques. Ils appliquent les dernières technologies pour observer l’éruption sur terre, en mer, depuis le ciel et même depuis l’espace. L’objectif ultime à La Palma est de profiter d’une fenêtre unique pour mieux comprendre les éruptions volcaniques : comment elles naissent, se déroulent et, plus important encore pour les habitants de La Palma, comment et quand elles se terminent.
Cependant, malgré les récentes avancées technologiques, les chercheurs ne peuvent que faire des suppositions sur ce qui se passe sous terre, là où le magma se forme. Comme l’a dit un volcanologue : « On a fait beaucoup de progrès au cours des 30 ou 40 dernières années dans la compréhension des processus géologiques et évolutifs, mais il est encore difficile de savoir avec certitude ce qui se passe à 40 à 80 kilomètres de profondeur. »
Lorsque le magma a commencé à s’accumuler sous la chaîne volcanique du Cumbre Vieja à La Palma, les scientifiques ont pu mesurer l’inflation de la surface du sol, analyser les essaims sismiques et d’autres signes indiquant qu’une éruption était imminente. Ils ne pouvaient pas prévoir l’heure exacte de l’éruption, mais leurs évaluations ont permis aux autorités de commencer les premières évacuations quelques heures seulement avant son début le 19 septembre. On pourrait ajouter que ce type de prévision et de prévention est assez facile sur un volcan strombolien comme le Cumbre Vieja à La Palma ou l’Etna en Sicile, mais c’est beaucoup plus difficile sur les volcans explosifs de la Ceinture de Feu du Pacifique, comme on vient de le voir avec la crise éruptive sur le Semeru (Indonésie). Bien qu’un homme soit décédé en novembre en tombant d’un toit alors qu’il déblayait la cendre, il n’y a eu aucun décès directement lié à l’éruption à La Palma. Le nombre de morts est beaucoup plus grand sur des volcans explosifs comme le Fuego au Guatemala ou le Merapi en Indonésie.
Je ne suis pas tout à fait d’accord lorsque l’auteur de l’article dit que l’absence de victimes est due aux nouvelles technologies en volcanologie, comme « les drones qui permettent aux scientifiques d’aller jeter un coup d’œil à l’intérieur d’un cratère actif, ou les superordinateurs qui exécutent des algorithmes de prévision ». L’informatique est une science exacte alors que les volcans sont imprévisibles, ils ne fonctionnent pas selon des processus scientifiques bien établis. Il n’y a eu aucune victime à La Plama parce qu’il s’agissait d’une éruption strombolienne classique, donc lente dans son évolution, et les mesures d’évacuation ont pu être effectuées de manière organisée. Il y avait des coulées de lave classiques de type aa et aucune coulée pyroclastique mortelle.
Il est indéniable que les nouvelles technologies peuvent aider les volcanologues. Le programme satellitaire Copernicus de l’Union européenne fournit des images et une cartographie haute résolution de l’île qui permettent de suivre les déformations induites par les séismes, le trajet emprunté par les coulées de lave et l’accumulation de cendres. En mer, les navires de recherche espagnols peuvent étudier l’impact de l’éruption sur l’écosystème marin. Le rêve des volcanologues serait, bien sûr, d’avoir des engins robotisés comme ceux envoyés sur la Lune ou sur Mars
La plupart des travaux des scientifiques à La Palma se sont concentrés sur la prévision des dégâts que le volcan pourrait causer à une population qui a déjà perdu des milliers de maisons, de fermes, de routes, de canaux d’irrigation et de bananeraies. Mais les volcanologues ne sont pas en mesure de dire quand l’éruption se terminera. Ils expliquent qu’il faudrait au moins deux semaines de diminution constante de la déformation du sol, des émissions de SO2 et de l’activité sismique pour affirmer que l’activité volcanique est en perte de vitesse.
L’éruption du Cumbre Vieja montre les limites actuelles de la prévision volcanique.
Source : Yahoo News.

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An article by the Associated Press agency tells its readers that La Palma « turns into open-air lab for volcanologists. » We are told that helped by satellites, volcanologists analyze gas emissions and the flows of molten rock. On the ground, they collect everything from the tiniest particles to lava bombs. They are applying the latest technologies to scrutinize the eruption from the land, the sea, the air, and even from space. The ultimate goal at La Palma is to use a unique window of opportunity to better understand volcanic eruptions: how they form, develop and, even more crucially for the islanders, how and when they end.

However, despite recent technological advances, the researchers can only do a lot of estimating of what happens in the underworld where magma is formed. Said one volcanologist: « There has been a lot of progress in the last 30 or 40 years in the understanding of geological and evolutionary processes, but it’s still difficult to know for sure what happens at 40 to 80 kilometers of depth. »

When magma started accumulating deep under La Palma’s Cumbre Vieja range, scientists could measure the inflation the land’s surface, analyse seismic swarms and other signs of an impending eruption. They were not able to predict the exact time of the eruption, but their assessments prompted authorities to begin the first evacuations just hours before it took place on September 19th. One could add that this type of prediction and prevention is quite easy on a Strombolian volcano like Cumbre Vieja in La Palma or Mt Etna in Sicily, but it is far more difficult on the explosive volcanoes of the Pacific Ring of Fire, as could be seen recently with Mt Semeru’s eruptive crisis in Indonesia. Although one man died in November when he fell from a roof while cleaning off volcanic ash, there have been no deaths directly linked to the eruption. Death tolls are much heavier on explosive volcanoes like Guatemala’s Fuego or Indonesia’s Merapi.

I do not fully agree when the author of the article says that the absence of deaths is due to new technologies in volcanology, like « drones that allow scientists to peek into a volcanic cauldron or supercomputers that run prediction algorithms. » Computer science is an exact science while volcanoes are unpredictable they do not work according to well-established scientific processes. There were no casulaties in La Plama because it was a cpnventional, slow Strombolian eruption and the evacuation measures could be performed in an organised way. There were conventional aa lava flows and no deadly pyroclastic flows.

Sure, new technologies can help. The European Union’s Copernicus satellite program produces high-resolution imagery and mapping of the island that allow to track quake-induced deformations, lava flows and ash accumulation. At sea, Spanish research vessels can study the impact the eruption is having on the marine ecosystem. The volcanologists’ dream would be to have robotically operated rovers like the ones sent to the moon or Mars

Most of the scientists’ work in La Palma has been focused on predicting how far the volcano’s damage will impact a community that has already lost thousands of houses, farms, roads, irrigation canals and banana crops. But they are not able yet to say when the eruption will end..Volcanologists explain that it would take at least two weeks of consistent lessening in soil deformation, SO2 emissions and seismic activity to establish whether the volcano’s activity is waning.

the current eruption of Cumbre Vieja does show the limits of volcanic prediction.

Source: Yahoo News.

Les données Copernicus sont d’une grande utilité pour évaluer la superficie des coulées de lave et estimer les dégâts causés par l’éruption

La situation à Vulcano (Iles Eoliennes) entre 1983 et 2003 (2ème partie)

Comment expliquer la hausse des températures sur la Fossa de Vulcano dans les années 1990-2000 ? Soyons modestes ! Nous ne pouvons être affirmatifs et ne faire que des suppositions. La plus probable repose sur la notion de diapirs, autrement dit des bulles de magma qui quitteraient la chambre magmatique pour s’élever dans les fractures qui la surmontent, provoquant dans le même temps une brusque élévation de la température à la surface. Cette théorie semble logique et crédible, étant donné que le phénomène se produit périodiquement, sans activité éruptive. Quelques témoignages ont fait état de bruits d’explosions dans le cratère. Là encore, plusieurs interprétations sont possibles et on peut penser qu’il s’agit plutôt de chocs thermiques au niveau des roches, ou de l’expulsion de gaz accumulés dans de petites poches superficielles.

Les mesures de températures que je prévoyais d’effectuer au printemps 2003 revêtaient pour moi une importance particulière. En effet, suite aux différents événements (éruption de l’Etna à l’automne 2002, paroxysme et raz de marée à Stromboli à la fin de l’année 2002, épisodes sismiques en différents points de l’Italie pendant le deuxième semestre 2002, ébullition de la mer au large de Panarea), des rumeurs se sont répandues également à propos de Vulcano. Il a été dit, entre autres, que des personnes s’étaient brûlées en fréquentant les bains de boue, suite à une élévation brutale de la température. On a même entendu parler d’une émission de lave sous-marine dans la périphérie de l’île….

En fait, il semble que Vulcano n’ait rien connu de tout cela et n’ait pas été affecté par les événements qui se déroulaient ailleurs. Hormis le raz de marée du 30 Décembre 2002 lors duquel la mer a recouvert l’isthme entre Vulcano et Vulcanello, les habitants de l’île que j’ai contactés m’ont dit ne rien avoir remarqué d’anormal dans le comportement de « leur » volcan. En particulier, la température et la composition chimique de l’eau de source étaient totalement identiques à celles que j’avais relevées deux ans auparavant.

Les mesures de température effectuées sur l’isthme, dans l’ancien forage AGIP, au niveau des bains de boue et en bordure de mer (là où l’eau bouillonne) donnaient des résultats en tous points identiques à ceux des années passées. Le thermomètre affichait, comme précédemment, entre 95 et 100°C. Comme je l’ai déjà fait remarquer à plusieurs reprises, la température sur l’isthme ne s’est jamais modifiée ces dernières années, même quand le cratère a connu des accès de chaleur.

S’agissant du cratère de la Fossa proprement dit, le champ fumerollien n’avait pas subi de variations significatives en 2003. Le seul fait remarquable était l’apparition d’un point chaud sur la lèvre nord, au moment où le sentier commence à s’élever pour atteindre le point le plus élevé de la lèvre. Une fracture d’une vingtaine de mètres de longueur était devenue active avec une température allant de 200 à 306°C entre ses extrémités. Un tel phénomène n’est pas nouveau et d’autres déplacements de points chauds sur la lèvre ont déjà eu lieu à plusieurs reprises dans le passé.

Au moment de ma visite, les nuages fumerolliens étaient relativement denses, malgré une humidité ambiante moyenne (55%). L’abondance des panaches était probablement due aux fortes pluies qui avaient affecté la Sicile en Mars et Avril 2003. Ces mêmes pluies expliquaient probablement aussi le gros panache blanc que l’on pouvait apercevoir au sommet du Stromboli depuis le cratère de la Fossa.

Pour ce qui est des températures, elles variaient au printemps 2003 entre 200 et 385°C sur la lèvre ouest du cratère, le maximum se situant – comme d’habitude – sur la fumerolle F0. Au fond du cratère, le thermomètre affichait entre 97 et 100°C, ce qui était somme toute habituel, voire un peu inférieur aux relevés précédents.

Températures maximales relevées à Vulcano entre 1993 et 2003

23 Avril 1993 : 687° Juillet 1998 : 402°

24 Avril 1993 : 757° Avril 1999 : 411°

Juin 1993 : 670° Juillet 1999 : 340°

Juillet 1994 : 630° Avril 2001 : 331°

Mai 1995 : 570° Août 2001 : 350°

Juillet 1996 : 550° Juillet 2002 : 395°

Avril 1997 : 330° Avril 2003 : 385°

Vous l’aurez remarqué, il existe beaucoup de points communs entre la situation actuelle à Vulcano et celle que j’ai connue dans les années 1990. C’est pour cela que je ne pense pas que la hausse d’activité observée ces dernières semaines débouchera sur une éruption. Une surveillance étroite du volcan reste toutefois nécessaire.

Si l’île de Vulcano vous intéresse, vous pourrez vous procurer le mémoire « L’Ile de Vulvano (Iles Eoliennes) «  auprès de L’Association Volcanologique Européenne : http://www.lave-volcans.com/

Courriel : lave@lave-volcans.eu

Photos : C. Grandpey

La situation à Vulcano (Iles Eoliennes) entre 1983 et 2003 (1ère partie)

En mai 2005, suite à plusieurs visites à caractère scientifique sur l’île de Vulcano, en particulier entre 1983 et 2003, j’ai rédigé un mémoire pour le compte de L’Association Volcanologique Européenne (L.A.V.E.). Il est intéressant de comparer ce que l’écrivais à l’époque avec la situation actuelle.

Pour rappel, en décembre 2021, les touristes n’ont pas le droit de débarquer sur l’île de Vulcano dont le niveau d’alerte a été relevé suite à des signes d’agitation du volcan. Les habitants autour du port ne sont pas autorisés à rester chez eux entre 11 heures du soir et 6 heures du matin à cause des émissions de CO2 qui pourraient menacer leur santé pendant leur sommeil. De plus, on enregistre une hausse de la température et des modifications de la composition chimique des fumerolles au niveau du cratère de La Fossa.

Dans les années 1990, on pouvait accéder facilement et librement à la lèvre du cratère. Je mettais toutefois en garde les personnes asthmatiques qui pourraient être incommodées par les fumerolles. Si la lèvre du cratère était accessible à tous, la descente au fond était formellement déconseillée, Je précisais que l’absence de vent pouvait favoriser certains jours l’accumulation de gaz, en particulier de CO2. Au début des années 90, il m’est arrivé de trouver des cadavres de petits rongeurs qui n’avaient pas survécu à son inhalation. J’ajoutais qu’il serait très imprudent de vouloir bivouaquer au fond du cratère, tout comme il est déconseillé (et interdit par décret) de camper dans l’île car certains secteurs – le terrain de football en particulier – étaient déjà concernés par des émanations de CO2 à cette époque.

Au cours des années 1990-2000, le champ fumerollien a eu tendance à se déplacer vers le fond du cratère et à délaisser la lèvre ouest où il se trouvait initialement. La comparaison des photos ne laissait aucun doute sur cette évolution.

S’agissant des fumerolles, j’expliquais qu’il fallait être très prudent pour interpréter leur densité, que ce soit à Vulcano ou sur un autre volcan. Avant de tirer des conclusions, il faut contrôler le degré d’hygrométrie de l’air ambiant, tout en sachant qu’à certaines périodes de l’année (printemps et automne en particulier), on peut avoir de brusques variation d’humidité sur un laps de temps très bref. Ainsi, dans les années 90, on aurait pu être tenté d’associer le panache vu à distance (depuis Vulcanello par exemple) à un regain de chaleur du cratère, tant le panache était dense. Une mesure concomitante de la température des fumerolles ne montrait pas la moindre hausse. C’est à partir de cette époque que j’ai toujours noté le degré d’hygrométrie et l’heure de prise de vue au dos des photos de la Fossa.

S’agissant des gaz qui s’échappent des évents fumerolliens, leur composition est restée relativement stable au cours des années 1980-1990. Les analyses citées par Maurice Krafft dans le Guide des Volcans d’Europe résume assez bien la situation :

CO2 : 92% ; SO2 : 4% ; N2 : 3% ; O2 : 0,3% ; H: 0,2% ; CO : 0,5%

Les prélèvements de gaz que j’ai réalisés dans les années 1990, et qui ont été analysés par le laboratoire du CNRS d’Orléans, ont confirmé les résultats obtenus quelques semaines auparavant par l’Institut des Fluides de Palerme et ne révélaient rien de vraiment inquiétant. Sans oublier la vapeur d’eau qui constitue environ 95% du volume total de la fumerolle.

Les températures ont beaucoup varié au travers des décennies, avec cependant des pics remarquables qui n’ont pas manqué d’inquiéter les scientifiques. Ainsi, le 27 Avril 1993, il a été relevé une température de 687°C dans le cratère de La Fossa et la rumeur disait même qu’une incandescence était visible dans les fractures qui déchirent l’intérieur du cratère. Comme souvent dans de telle situations où l’être humain s’inquiète devant un phénomène naturel, il s’agissait d’une fausse nouvelle et mes deux visites nocturnes n’ont rien révélé d’anormal. Il n’empêche qu’un tel phénomène demande la plus grande vigilance et une erreur de diagnostic pourrait s’avérer catastrophique à la veille de la saison touristique.

D’autre part, aucun événement sismique digne d’intérêt n’avait émaillé les tambours de l’Observatoire Géophysique de Lipari.

Aucun gonflement de l’édifice volcanique n’avait été détecté non plus.

La conclusion logique était donc qu’il ne fallait pas affoler la population. Ce fut une bonne décision puisque la seule hausse de température fut sans conséquence et le thermomètre perdit rapidement des degrés dans les semaines et les mois qui suivirent.

Photos : C. Grandpey

Kilauea (Hawaii) : l’activité mouvementée de l’Halema’uma’u // Halema’uma’u’s eventful activity

La lave a fait sa réapparition sur le Kilauea, dans le cratère de l’Halema’uma’u, le 29 septembre 2021, mais ce n’est pas la première fois que l’on observe de la lave dans ce cratère qui a subi des changements à répétition au cours des deux derniers siècles.
Avant 1924, la taille et la forme du lac de lave dans l’Halema’uma’u changeaient fréquemment et la lave se répandait généralement sur le plancher de la caldeira du Kilauea.
Après l’effondrement de l’Halema’uma’u en 1924, le contour du cratère est resté en l’état jusqu’en 2018. Des lacs de lave éphémères allaient et venaient, en particulier dans les années 1950 et 1960, et ont connu leur apogée avec le lac de lave qui a occupé le cratère entre 2008 et 2018.
Le changement récent le plus important au sommet du Kilauea s’est produit en 2018 lorsque le plancher de l’Halema’uma’u s’est effondré de 500 mètres, avec une augmentation du volume de la caldeira de près d’un kilomètre cube. L’éruption de 2018 et l’effondrement du sommet du Kilauea ont mis fin à une période d’activité continue qui avait persisté pendant des décennies.
Une période de calme relatif a suivi les événements de 2018. Elle a pris fin avec le retour de l’activité éruptive au sommet du Kilauea en décembre 2020.
Le Kilauea est entré en éruption le 20 décembre 2020. La lave s’est déversée dans la pièce d’eau au fond de l’Halema’uma’u à partir de bouches qui se sont ouvertes sur les parois du cratère. Le lac s’est vaporisé en quelques heures. L’éruption a formé un nouveau lac de lave qui est resté présent durant cinq mois. Le lac de lave a rempli 226 m du cratère de l’Halema’uma’u avec 41 millions de mètres cubes de lave.
Le Kilauea est de nouveau entré en éruption le 29 septembre 2021. Des bouches se sont ouvertes au centre de l’ancien lac de lave et sur les parois de l’Halema’uma’u. Un nouveau lac de lave a commencé à se former, à s’élever et a continué de remplir le cratère. En ce moment, la lave est émise par une bouche unique et elle a ajouté 30 millions de mètres cubes au volume du lac.
La lave a maintenant rempli Halema’uma’u jusqu’à moitié de la hauteur laissée par l’effondrement de 2018. Le lac de lave a une profondeur de 282 m, mais il n’y a aucun risque de remplissage et de débordement. Les 71 millions de mètres cubes de lave qui se sont accumulés au cours de l’année écoulée représentent moins de 10% du volume de 1 kilomètre cube qui s’est effondré en 2018.
De grands volumes de lave sont nécessaires pour faire s’élever d’un mètre le niveau du lac de lave. En effet, la largeur du cratère augmente au fur et à mesure que l’on s’élève. En ce moment, plus de 670 000 mètres cubes de lave sont nécessaires pour faire s’élever la surface d’un mètre ; au vu du débit effusif actuel, cela prend environ deux jours.
Une question est de savoir si cette période de remplissage annonce une autre période dominée par des éruptions sommitales, comme cela a été observé avant 1924, ou si c’est le prélude à une activité éruptive dans la zone de rift, comme cela s’est produit après la présence de lacs de lave au sommet du Kilauea dans les années 1950 et 1960.
Source : USGS/HVO.

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Lava reappeared within Kilauea’s Halema’uma’u Crater on September 29th, 2021 but this is not the first time lava has been seen in the crater which has undergone repeated changes during the past two centuries.

Prior to 1924, the size and shape of the Halemaʻumaʻu lava lake changed frequently and lava commonly spilled out across the floor of Kīlauea caldera.

After the 1924 collapse of Halemaʻumaʻu, the outline of the crater remained constant until 2018. Ephemeral lava lakes came and went, especially during the 1950s and 1960s, and culminated with the 2008–2018 lava lake.

The most significant recent change at Kīlauea’s summit occurred in 2018 when the floor of Halemaʻumaʻu crater collapsed 500 meters and the volume of the caldera increased by almost a cubic kilometer. The 2018 eruption and summit collapse of Kīlauea ended a period of continuous flank and summit activity that had persisted for decades.

A period of quiet uncertainty followed the 2018 events. This ended with the return of eruptive activity at Kīlauea’s summit in December 2020.

Kīlauea erupted on December 20th, 2020. Lava poured from vents on the walls of Halemaʻumaʻu crater into the water lake, which boiled away in a matter of hours. The eruption formed a new lava lake and lasted for five months. The lava lake filled in 226 m of Halemaʻumaʻu crater with 41 million cubic meters of lava.

Kīlauea erupted again on September 29th, 2021. Vents opened in the center of the older lava lake and on the walls of Halamaʻumaʻu. The lava lake began to rise and continue to fill the crater. Lava is currently erupting from a single vent and has added a total of 30 million cubic meters to the volume of the lava lake.

Lava has now refilled Halamaʻumaʻu more than half the distance it collapsed in 2018. The lava lake is 282 m deep, but Halemaʻumaʻu is in no danger of filling and overflowing anytime soon. The 71 million cubic meters of lava that has erupted in the past year account for less than 10 percent of the 1 cubic kilometer volume that collapsed in 2018.

Greater volumes of lava are needed for each increase of one meter of lake level rise because the width of the crater increases with elevation. At this point, more than 670,000 cubic meters of lava needs to erupt to raise the surface 1 meter; at the current eruption rate, this takes about two days.

An important question for HVO scientists is whether this period of refilling is a prelude to an era dominated by summit eruptions, similar to pre-1924 activity, or whether it is the prelude to increased rift zone activity, like what followed the summit lava lakes of the 1950s and 1960s.

Source: USGS / HVO.

Lac de lave dans l’Halema’uma’u en 2016 (Crédit photo : HVO)

 

Graphique montrant les différents niveaux de l’Halema’uma’u en suivant une ligne de l’ouest (gauche) à l’est (droite). [Source: USGS].