Catégorie : volcans

Remplissage du cratère sommital du Kilauea (Hawaii) // Filling of Kilauea’s summit crater (Hawaii)

Dans son article hebdomadaire « Volcano Watch », l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a publié un article très intéressant sur le remplissage de l’Halema’uma’u, le cratère sommital du Kilauea. On se souvient que l’éruption de 2018 s’est accompagnée de violents séismes et d’effondrements dans la zone sommitale du volcan. Ces événements ont laissé derrière eux une cavité très profonde, là même où s’agitait un superbe lac de lave avant l’éruption.

Une pièce d’eau s’est formée pendant quelques mois au font du nouveau cratère :

A partir de décembre 2020, deux éruptions ont fait entrer de la lave dans la profonde cavité provoquée par l’affaissement de la caldeira du Kilauea en 2018. La première éruption a commencé fin décembre 2020 et a duré cinq mois.
La deuxième éruption se poursuit aujourd’hui et a célébré son premier anniversaire le 29 septembre 2022. En ce moment, plus de 150 millions de mètres cubes de lave ont rempli le cratère et soulevé son plancher de près de 370 mètres par rapport à son niveau de 2018.
La première éruption a commencé le 20 décembre 2020 et au début de l’année 2021 le niveau de la lave s’était élevé de plus de 180 mètres. La dernière activité a été observée le 23 mai 2021, après que la lave ait rehaussé de 225 mètres le fond du cratère. Ce dernier avait alors une superficie de 45 hectares. La croûte de lave solidifiée recouvrait un volume estimé à 41 millions de mètres cubes de lave. Dans la partie centrale du cratère, on pouvait voir une île principale qui s’était formée dans les premières heures de l’éruption, ainsi que plusieurs autres petites îles dans la partie est du cratère. Le sommet de l’île principale se trouvait à environ 25 mètres au-dessus du fond du cratère.

Le cratère le 24 mars 2021…

…et le 11 juin 2021. On voit parfaitement les îles qui percent la croûte de lave solidifiée

L’activité a repris le 29 septembre 2021, à partir d’un nouveau cône éruptif dans la partie ouest du cratère, avec de petits débordements sur les bordures. Le 12 septembre 2022, l’éruption avait ajouté 111 millions de mètres cubes de lave, soulevé le fond du cratère de 140 mètres supplémentaires et plus que doublé la superficie du fond du cratère de 2020-2021.
Aujourd’hui, le cratère de l’Halemaʻumaʻu présente une surface centrale de forme ovale recouverte par la croûte formée en 2020-2021, avec l’île principale figée à l’intérieur. Alors que le plancher du cratère de 2020-2021 continue à se soulever, une nouvelle lave est apportée sur les bords par l’éruption en cours. La source de l’éruption reste le cône ouest qui maintient la même position sur la bordure ouest du fond du cratère. Actuellement, le petit lac de lave occupe moins de 1% du plancher du cratère.

Le cratère de l’Halema’uma’u le 27 septembre 2022. On se rend compte de l’ampleur prise par la lave

Le petit lac de lace dans le cratère

(Toutes les photos se trouvent sur le site du HVO)

Le plancher du cratère continue de se soulever, tel un piston, avec la croûte qui reste pratiquement intacte à son sommet. Comme le cratère a la forme d’un entonnoir, le plancher du cratère s’agrandit au fur et à mesure qu’il se déplace vers le haut.
Il peut sembler étrange que la lave ne s’étale pas sur le fond du cratère, mais l’histoire montre que ce soulèvement en forme de piston est un mécanisme relativement fréquent sur le Kilauea. Le phénomène a déjà été observé dans les années 1800 lorsque la partie centrale du plancher de la caldeira s’est élevée de près de 60 mètres en l’espace de quelques mois. Thomas Jaggar, fondateur de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, a observé ce processus à plusieurs reprises entre 1916 et 1924.
À certains moments, la lave de l’éruption de 2021-2022 a recouvert des parties importantes du fond du cratère. L’île principale de 2020-2021 est toujours visible, mais elle a été entourée par des coulées de surface sur une dizaine de mètres d’épaisseur. Dans le même temps, le plancher du cratère s’est soulevé de 130 mètres supplémentaires sous l’effet de la poussée de la lave sous la croûte. Cependant, la majeure partie de cette lave n’a jamais été vue par les scientifiques du HVO. Seule une petite fraction s’écoule et vient recouvrir de temps en temps le fond du cratère.
Le plancher du cratère de l’Halema’uma’u continuera probablement à se soulever sous l’effet de injection continue de lave, mais personne ne sait si on verra cette lave dans les prochains mois. Personne ne sait non plus si un nouveau lac de lave occupera le cratère de l’Halema’uma’u comme avant l’éruption de 2018.
Source : HVO, USGS.

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In its weekly article « Volcano Watch », the Hawaiian Volcano Observatory has released a very interesting article about the filling of Kilauea’s summit crater. One can remember that the 2018 eruption included a series of earthquakes and collapses in the volcano’s summit area. They left a very deep pit where a lava lake was simmering before the eruption.

Since December 2020, two eruptions have been filling the deep pit crater left by the 2018 subsidence of Kīlauea caldera. The first eruption started in late December 2020 and lasted five months.

The second eruption continues and celebrated its firdt anniversary on September 29th, 2022. At this moment, more than 150 million cubic meters of new lava have filled that pit and lifted its floor almost 370 meters higher than the deepest point of 2018 subsidence.

The first eruption started on December 20th, 2020, and by the new year, the lava level had risen more than 180 meters. The last activity was observed on May 23rd, 2021, after lava had filled 225 meters of the pit. The crusted crater floor had an area of 45 hectares, covering a volume of 41 million cubic meters of lava. The crater floor showed a main island that had formed in the first hours of the 2020-21 eruption, and several smaller islands to the east. The summit of the highest island was about 25 meters above the surrounding crater floor.

Activity reappeared on September 29th, 2021, from a new western cone and from the edges of the crater floor. On September 12th this year, the 2021-22 eruption had added 111 million cubic meters of lava, raised the crater floor another 140 meters and more-than-doubled the area of the 2020-21 crater floor.

Current views of Halemaʻumaʻu show a central oval-shaped plate of 2020-21 crust, with its main island frozen into it. While the 2020-21 crater floor is being lifted, new floor is being added around its edges by the 2021-22 ongoing eruption. The erupting vent, called the west cone, seems to be frozen in the same position at the west edge of the 2020-21 crater floor. Currently, the small lava lake occupies less than 1% of the crater floor.

The crater floor continues to rise, like the top of a piston, with the crust mostly intact at its top. Because the pit is shaped like a funnel, the uplifted crater floor must get larger as it moves upward.

While it might seem strange that more lava is not erupted over the crater floor to build it higher, history shows us that this piston-like uplift from beneath the floor is a common mechanism observed at Kilauea. The phenomenon was already observed in the 1800s when the central part of the caldera floor rose almost 60 meters in the space of a few months. Thomas Jaggar, founder of the Hawaiian Volcano Observatory, observed this process several times between 1916 and 1924.

On occasion, the 2021-22 eruption lava has covered substantial portions of the crater floor with new lava. The highest part of the 2020-21 main island is still visible, but the island has been surrounded by about 10 meters of surface flows. Meanwhile, the crater floor was uplifted an additional 130 meters by lava beneath the crust. However, most of the molten lava added to Halemaʻumaʻu pit crater has not been seen by observers on the surface. Only a small fraction of it trickles out, occasionally covering part of the crater floor.

The Halemaʻumaʻu crater floor will probably continue to rise with continued injection of lava, but nobody knows how much of this lava will be seen in the next months. Nobody knows either whether a new lava lake will occupy Halema’uma’u Crater like it did before the 2018 eruption.

Source: HVO, USGS.

Les sources hydrothermales ne sont pas des fontaines de Trevi ! // Hydrothermal pools are not Trevi Fountains !

La Fontaine de Trevi à Rome est la fontaine la plus connue au monde. « Trevi » est un mélange de mots italiens : « tre », qui signifie « trois » et « vie », qui signifie « routes », car la fontaine a été édifiée à l’intersection des trois artères les plus importantes de Rome. Lancer des pièces dans l’eau de la fontaine est une tradition qui remonte à des temps immémoriaux. Selon la légende, il existe trois raisons pour jeter des pièces dans la fontaine de Trevi. La première est que ce geste vous fera revenir un jour à Rome. Les deux raisons sont moins connues : jeter une pièce permettrait de trouver l’amour à Rome, et s’y marier avec bonheur. Au final, la collecte des pièces rapporte de l’argent à la ville de Rome. On estime que 3 000 euros atterrissent dans le bassin de la fontaine chaque jour ! L’argent ainsi récolté dans la Fontaine de Trevi sert à payer la nourriture et à entretenir un marché pour les habitants les plus pauvres du quartier.

Crédit photo: Wikipedia

Les touristes qui visitent les parcs nationaux avec des sources hydrothermales ont tendance à confondre ces dernières avec la Fontaine de Trevi et ils n’ont ce cesse de jeter des pièces dans leur eau.
Près de trois millions de touristes affluent chaque année dans le Parc National de Yellowstone et beaucoup jettent des pièces de monnaie et des cailloux dans les sources, dans l’espoir que ce geste leur portera bonheur. En 2015, la belle couleur bleu transparente de la Morning Glory Pool a pris une teinte jaune-vert vif, après avoir reçu des pièces pendant des années. Selon le National Park Service, la source a changé de couleur en raison de l’accumulation de pièces de monnaie, de déchets et autres débris naturels. Cela a eu pour effet de bloquer partiellement la source de chaleur souterraine et d’abaisser la température de l’eau dans laquelle ont proliféré des micro-organismes qui ont produit des pigments qui ont entraîné la couleur jaune et verte.

Photo: C. Grandpey

En 2017, l’Agence islandaise de l’Environnement a essayé de mettre fin à la pratique consistant à jeter de petites pièces dans les sources chaudes. L’Agence a installé des panneaux expliquant aux voyageurs que la pratique est interdite et a organisé des opérations de nettoyage pour retirer les pièces. Le nettoyage de Blesi, l’une des sources chaudes dans la zone géothermale de Geysir, a rapporté 10 000 couronnes (environ 70 euros) en petite monnaie aux bénévoles cette année-là. Blesi est un bassin particulièrement apprécié des voyageurs qui ne peuvent s’empêcher de laisser une trace de leur passage, endommageant au passage cette formations naturelle.
La situation s’est améliorée après l’installation de panneaux demandant aux visiteurs de ne pas jeter d’objets dans les sources, mais il y a toujours des imbéciles qui pensent que les règles ne s’appliquent pas à eux.

Photo: C. Grandpey

En 2022, le personnel du Parc national des Volcans d’Hawaï a demandé aux gens d’arrêter de jeter des détritus ou de l’argent dans les bouches de vapeur de Wahinekapu, près du sommet du Kilauea.
Le personnel du Parc ne sait pas pourquoi les gens ont ce comportement, mais « peut-être pensent-ils que cela leur portera chance, comme avec un puits à souhaits ». De toute façon, jeter des pièces n’est pas une bonne idée car cela met les employés du Parc en danger et manque de respect à la culture hawaïenne. Les Hawaïens de souche utilisent depuis longtemps ces bouches de vapeur pour « se nettoyer » avant les cérémonies au sommet du Kilauea.

Photo: C. Grandpey

Il est également dangereux de jeter des objets dans les bouches de vapeur. L’argent se trouvant parfois à portée de main, il peut être tentant pour quelqu’un de le récupérer, avec le risque de glisser et tomber dans la vapeur brûlante. Les rangers peuvent, eux aussi, être gravement brûlés par la vapeur lorsqu’il essayent de retirer des objets. Les autorités du Parc avait installé des panneaux demandant aux gens de ne rien jeter dans les bouches de vapeur, mais ils ont été volés.
Source : Services des parcs nationaux, Iceland Review.

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The Trevi Fountain in Rome is the most well-known fountain in the world. “Trevi” is a mashup of the Italian words “tre,” meaning “three” and “vie,” meaning “roads,” because the fountain was constructed at the intersection of Rome’s three most important thoroughfares. Tossing coins is a tradiation that has accompanied the fountain for centuries. According to the legend, there are three key reasons for tossing coins into the Trevi Fountain. The first and most well-known reason states that it will bring you back to Rome again, someday. But the next two reasons are lesser-known: to find love or romance while in Rome, and to happily marry there. In the end , the collection of the coins brings money to the city of Rome. An estimated 3,000 euros fly into the Trevi each day! The money gathered at the Trevi is used to pay for the food and upkeep of a market for the area’s poorest inhabitants.

It looks as if tourists visiting national parks with hydrothermal pools are confusing them with Trevi Fountain and keep tossing coins into their water.

Almost three million tourists flock to Yellowstone National Park each year and many throw coins and rocks into the springs, hoping to accrue good luck. In 2015, the crystal blue colour of Morning Glory Pool turned into a bright yellowy-green hue, after years of tourists throwing coins in. According to the National park Service, the pool changed colour because of the accumulation of coins, rubbish and natural debris that had the effect of « partially blocking the underground heat source and lowering the temperature of the spring that became habitable to microorganisms that produced pigments that resulted in the yellow and green colour

In 2017, the Icelandic Environment Agency tried to crack down on the practice of throwing small coins into hot springs, installing signs explaining to travellers that the practice is banned as well as mounting clean-up efforts to fish coins out of springs. One hot spring in the Geysir geothermal area, Blesi, yielded 10,000 ISK (about 70 euros) in small change when volunteers cleaned the spring that year. Blesi has been particularly popular among travellers who can’t resist the urge of trying to leave their personal mark on nature and damage natural formations.

The problem abated after signs were installed, instructing visitors they should not throw things into the springs, but there are always some stupid people who think the rules don’t apply to them.

In 2022, Hawaii Volcanoes National Park staff are asking people to stop throwing trash or money into the steam vents at the popular attraction Wahinekapu, near the summit of Kilauea.

Park staff are not sure why people toss things into the steam vents but « maybe they think it brings them luck, like a wishing well. » They say it is not a good idea as it puts park employees in danger and disrespects Hawaiian culture. Native Hawaiians have long used the steam to « cleans themselves » before cultural protocol at Kilauea Summit.

It’s also dangerous to throw things into the steam vents. Money is a temptation if it falls within reach. Someone trying to retrieve money could slip and fall into the scalding steam. Danger is also posed to park rangers who may get severely burnt from the steam when removing the tossed items. The park did have signs telling people not to litter, but those were stolen.

Source: National Park Services, Iceland Review.

Le point sur l’éruption de Home Reef (Tonga) // Update on the Home Reef eruption (Tonga)

La presse internationale parle beaucoup en ce moment de Home Reef, un volcan sous-marin dont l’activité éruptive a permis à une nouvelle île de faire surface dans l’Océan Pacifique au coeur de l’archipel des Tonga, au sud-ouest de Vavaʻu.

Ce n’est pas la première fois que ce volcan sous-marin se manifeste. En août 2006, une éruption a recouvert la mer d’une couche de pierre ponce. Après avoir atteint le Vanuatu au bout de 3 mois, la pierre ponce a touché les côtes orientales de l’Australie – distantes de quelque 3400 km – 8 mois après l’éruption…

Dans une note publiée le 16 septembre 2022, j’écrivais que les services géologiques des Tonga avaient annoncé le début d’une nouvelle éruption sous-marine du Home Reef le 10 septembre 2022, au vu d’un panache de gaz observé sur des images satellitaires. L’éruption avait alors formé une nouvelle petite île, d’environ 70 mètres de diamètre et s’élevant à environ 10 m au-dessus de la surface de l’océan.

Une nouvelle activité sous-marine a été détectée les 12 et 13 septembre et une anomalie thermique a été identifiée sur une image satellite le 13 septembre. La couleur de l’alerte aérienne est passée au Jaune (niveau 2 sur une échelle de quatre couleurs) et il a été demandé aux marins de rester à 5 km du volcan. Les émissions de gaz ont persisté au moins jusqu’au 14 septembre, avec des panaches s’élevant à moins de 1 km de hauteur.

Le 23 septembre 2022, j’expliquais que la nouvelle île de Home Reef continuait de croître. L’éruption se poursuivait avec des panaches de gaz et de vapeur qui ne dépassaient pas 1 km au-dessus du niveau de la mer. L’eau était décolorée autour de l’île qui mesurait 170 m de diamètre le 16 septembre. Elle atteignait 182 mètres du nord au sud et 173 mètres d’est en ouest le 18 septembre. Les panaches de vapeur avec une certaine teneur en cendres montaient à 3 km de hauteur du 19 au 20 septembre.

Selon le service géologique des Tonga, l’éruption continue aujourd’hui. L’île présentait le 27 septembre une superficie de 24 000 mètres carrés et son sommet culminait à une quinzaine de mètres au-dessus du niveau de la mer. Des panaches de gaz et de vapeur, avec parfois de la cendre, montent, selon les jours, entre 2 et 8 km au-dessus du niveau de la mer dont l’eau est toujours décolorée. .

Même si l’île nouvellement édifiée par l’éruption du Home Reef s’est rapidement agrandie au cours des derniers jours, cela ne devrait pas durer. Les îles créées par les volcans sous-marins peuvent persister pendant des années, mais elles ont généralement une vie courte. Par exemple, Home Reef a eu quatre périodes d’éruptions. Au cours de deux de ces périodes, de petites îles se sont formées. Au cours des deux autres périodes d’éruption en 1984 et 2006, des îles éphémères avec des falaises de 50 à 70 mètres de haut se sont formées. Lorsque le Late’iki situé à proximité est entré en éruption pendant 12 jours en 2020, l’île qu’il a créée a été emportée par les vagues en deux mois. A côté de cela, une île créée par une éruption du Late’iki en 1995 a duré 25 ans.

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The international press is currently talking a lot about Home Reef, an underwater volcano whose eruptive activity has allowed a new island to surface in the Pacific Ocean in the heart of the Tonga archipelago, southwest of Vavaʻu.
This is not the first time that this underwater volcano has been mentioned. In August 2006, an eruption covered the sea with a layer of pumice. After reaching Vanuatu after 3 months, the pumice shoal hit the eastern coasts of Australia – some 3400 km away – 8 months after the eruption…
In a note published on September 16, 2022, I wrote that the Geological Survey of Tonga had announced the beginning of a new underwater eruption at Home Reef on September 10th, 2022, in view of a gas plume observed in satellite images. The eruption had then formed a new small island, about 70 meters in diameter and rising about 10 m above the surface of the ocean.
New underwater activity was detected on September 12th and 13th, and a thermal anomaly was identified in a satellite imagery on September 13th. The aviation color code changed to Yellow (level 2 on a four-color scale) and sailors were asked to stay 5 km from the volcano. Gas emissions persisted at least until September 14, with plumes rising less than 1 km high.
On September 23rd, 2022, I explained that the new island of Home Reef continued to grow. The eruption continued with plumes of gas and steam that did not exceed 1 km above sea level. The water was discolored around the island which measured 170 m in diameter on September 16th. It reached 182 meters from north to south and 173 meters from east to west on September 18th. Steam plumes with some ash content rose to 3 km in height from 19 to 20 September.
According to the Geological Survey of Tonga, the eruption continues right now. On September 27th, the island had an area of ​​24,000 square meters and its summit was about fifteen meters above sea level. Plumes of gas and steam, sometimes with ash content, rise, according to the days, between 2 and 8 km above sea level whose water is still discolored. .

Even though the new island that has been built by the eruption of Home Reef has grown rapidly in size over the past few days, this should not last. Islands created by submarine volcanoes can persist for years, but they are usually short-lived. For example, Home Reef has had four periods of eruptions. During two of these periods, small islands formed. During the other two eruption periods in 1984 and 2006, ephemeral islands with cliffs 50 to 70 meters high were formed. When nearby Late’iki erupted for 12 days in 2020, the island it created was washed away by the waves in two months. Next to that, an island created by a Late’iki eruption in 1995 lasted 25 years.

L’éruption vue depuis l’espace le 14 septembre 2022 (Source: NASA)

Prévision de la trajectoire des coulées de lave // How to predict the path of lava flows

Les volcans effusifs avec leurs longues et spectaculaires coulées de lave ne sont pas les plus dangereux au monde. Ils sont bien moins menaçants que leurs homologues explosifs dont les coulées pyroclastiques peuvent détruire des villages entiers et tuer leurs habitants.
L’éruption actuelle du Piton de la Fournaise à La Réunion est tout à fait inoffensive. La lave coule calmement à l’intérieur de l’Enclos qui est une zone désertique.

Cependant, les coulées de lave peuvent devenir un danger si elles se dirigent vers des zones habitées. Il est peu probable qu’elles tuent des personnes, mais elles peuvent endommager ou même détruire des bâtiments et des maisons d’habitation. C’est la raison pour laquelle la prévision de la trajectoire empruntée par les coulées de lave peut être très importante dans certaines parties du monde. Par exemple, lorsque des coulées de lave dévalent les flancs du Kīlauea ou du Mauna Loa, les habitants d’Hawaii et les services d’urgence veulent savoir à quoi s’attendre.
Lors de l’éruption du Kilauea en 2018, la lave émise par 24 fractures a recouvert plus de 3 200 hectares dans le district de Puna et plus de 700 structures ont été détruites. Ces chiffres soulignent la nécessité de prévoir l’avancée des coulées de lave pour aider la Protection Civile, les habitants et le personnel de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO).
Des prévisions très précises pour d’autres risques naturels tels que les ouragans, les inondations, la sécheresse et même la propagation du vog (brouillard volcanique) du Kilauea sont désormais monnaie courante. La prévision de la trajectoire emprunté par les coulées de lave pourrait également s’avérer très utile.
La réussite des prévisions pour les autres risques naturels repose sur la capacité à simuler des flux d’eau ou d’air. Même si le mouvement de ces fluides est généralement beaucoup plus complexe que celui de la lave, nous avons beaucoup plus d’informations sur le comportement de l’eau et de l’air que sur celui de la lave en tant que matériau. En effet, nous ne pouvons pas voir à l’intérieur d’une coulée de lave pour observer ce qui se passe sous la surface, alors que c’est possible pour l’eau et l’air. [NDLR: De la même façon, au cours de ma conférence sur les glaciers, je fais souvent remarquer que l’étude de leur comportement est plus facile que celui du magma car tout se passe en surface].
Les chercheurs appliquent les principes de la dynamique des fluides aux coulées de lave depuis plus de 40 ans, mais la plupart des simulations sont trop lentes à mettre en place lors d’une crise éruptive, quand on veut vraiment savoir quelle direction la lave va emprunter et à quel moment elle atteindra une zone précise.
Pour essayer de répondre à cette question, les scientifiques du HVO prévoient depuis de nombreuses années la trajectoire globale des coulées de lave en utilisant le principe de la pente la plus raide. Dans de nombreux cas, ces prévisions fonctionnent assez bien; cependant, cette méthode ne peut pas déterminer à elle seule quand la lave atteindra une certaine zone. Elle prévoit la trajectoire de la lave, mais ne prend pas en compte sa vitesse, ni la longueur finale de la coulée.
Pour essayer de répondre à ces questions, les scientifiques de l’USGS ont mis au point un nouveau modèle de prévision des coulées de lave basé sur la simulation de la lave pendant qu’elle s’écoule à travers la topographie réelle, tout en se refroidissant et en se solidifiant. Ce modèle est conçu avec une physique simplifiée mais réaliste; il permet de réaliser en quelques minutes sur un ordinateur portable la simulation de 24 heures de progression de la lave.
Cependant, une seule simulation de ce type ne fournit pas suffisamment d’informations. En l’exécutant plusieurs fois avec une gamme d’entrées de données, on obtient de bien meilleurs résultats. Il s’agit d’une technique couramment mise en oeuvre dans la prévision de conditions météorologiques extrêmes telles que les ouragans et elle fait aujourd’hui partie des techniques de pointe dans la recherche sur les risques volcaniques. Les scientifiques du HVO s’efforcent de produire des ensembles à l’aide de ce nouveau modèle. Leur but est de prévoir avec succès les zones menacées par la lave lors des prochaines éruptions.
Bien que nous ignorons encore beaucoup de choses sur le comportement d’un volcan, nous sommes capables de faire des prévisions à court terme. Ces prévisions, même sur de courtes périodes, donnent aux personnes susceptibles de se trouver sur la trajectoire des coulées de lave la possibilité de se préparer à d’éventuelles évacuations.
Source : USGS, HVO.

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Effusive volcanoes with their long and spectacular lava flows are not known as the most dangerous volcanoes in the world. They are far less threatening than their explosive counterparts whose pyroclastic flows can destroy whole villages and kill their inhabitants.

The current eruption of Piton de la Fournaise on Reunion Island is definitely harmless. Lava flows calmly within the Enclos which is a desert area.

However, lava flows can become a danger if they head towards populated areas. They are unlikely to kill people but thay can damage or even destroy structures and houses. This is the reason why forecasting the path of lava flows can be very important in some parts of the world. For instance, when lava flows break out on the flanks of Kīlauea or Mauna Loa, Hawaii residents and emergency agencies want to know what to expect.

During the 2018 Kilauea eruption, lava from 24 fissures inundated more than 3,200 hectares of land in the Puna District and more than 700 structures were destroyed. Such figures highlight the need for forecasting the advance of lava flows to help emergency managers, residents, and Hawaiian Volcano Observatory (HVO) staff.

Highly accurate forecasts for other natural hazards such as hurricanes, flooding, drought, and even the spread of vog from Kilauea are now commonplace. Forecasting the route taken by lava flows might also prove very useful.

The most successful forecasting efforts for other natural hazards rely on the ability to simulate flows of water or air. Even though the motion of these fluids is typically much more complex than that of lava, we know a great deal more about water and air than lava as a material. We can’t see inside a lava flow to observe what is happening below the surface the way we can for water and air.

Although researchers have been applying the principles of fluid dynamics to lava flows for more than 40 years, most simulations are too slow to use during a crisis when we really want to know where the lava headed and when it will reach a certain area.

To help answer that question, HVO scientists have for many years forecasted the general path of lava flows using the principle of steepest descent. In many cases, these forecasts have worked really well; however, this method can’t by itself determine when lava will reach a certain area because it predicts only the route, not the speed or the flow’s final length.

To help answer these questions, USGS scientists are developing a new lava flow forecasting model based on the simulation of lava as it flows across real topography while cooling and solidifying. This model is designed with simplified, but realistic physics, enabling the simulation of 24 hours of lava advance in as little as a couple of minutes on an ordinary laptop.

However, a single simulation does not provide much information. By running it many times with a range of inputs, the collection of all these models can give a much better idea of the range of possible outcomes. This has been a common practice in forecasting hazardous weather such as hurricanes for many years and is now the cutting edge in volcanic hazards research. HVO scientists are investigating how to produce ensembles using this new model, with the goal of successfully forecasting lava inundation during future eruptions.

Although there is a great deal we do not know about what a volcano is about to do, we can make some short-term forecasts based on what is currently happening. These forecasts, even over short periods of time, give people in the path of lava flows the ability to plan and get ready for possible evacuations.

Source: USGS, HVO.

Coulée de lave sur le Kilauea en 2018 (Crédit photo: HVO)

 

Exemple de simulation de l’avancée d’une coulée de lave émise par la Fissure 22 lors de l’éruption du Kīlauea en 2018. Les contours de couleur montrent le front de coulée de lave par incréments d’une heure. La simulation a prévu l’entrée dans l’océan au bout de 22 heures. C’est à peu près le temps qu’a mis la lave dans la réalité. (Source: USGS)