Catégorie : volcans

Impact des coulées de lave sur les zones habitées // Impacts of lava flows on populated areas

Dans son dernier article Volcano Watch, l’Observatoire des volcans d’Hawaii (le HVO) examine les impacts des coulées de lave du Kilauea en 2018 sur les structures dans la Lower East Rift Zone (LERZ).

Crédit photo HVO

Des coulées de lave ont parcouru la Lower East Rift Zone du Kilauea en 2018 et ont dévasté une partie du District de Puna. En 2019, une équipe scientifique de l’USGS, de l’Observatoire de la Terre de Singapour et du GNS Science néo-zélandais a décidé de documenter et d’évaluer l’impact des coulées de lave sur les bâtiments et les infrastructures afin de mieux en comprendre les conséquences pour leurs habitants
Avec la permission des propriétaires, les scientifiques ont visité des propriétés en bordure de la coulée de lave; ils ont rencontré les habitants, pris des photos et noté la gravité et les types de dégâts subis par les structures. En plus des visites sur le terrain, ils ont examiné plus de 8 000 photographies prises par des scientifiques de l’USGS avant, pendant et après l’éruption. Ces photos, ainsi que l’imagerie satellite, constituent le plus grand ensemble de données sur les impacts de coulées de lave dans le monde.
Les scientifiques ont utilisé les données du HVO pour faire un état des lieux suite aux dégâts causés par les coulées de lave. Ils ont ainsi établi une classification des dégâts aux structures sur une échelle allant des dégâts mineurs aux dégâts et destructions majeurs, comme cela se fait à la suite d’autres catastrophes telles que les ouragans ou les séismes. Ce nouvel état des lieux a permis aux scientifiques de classer toutes les structures de la zone en fonction de la gravité des dégâts. La gravité varie selon la situation : absence de dégâts visibles; fonte du plastique sous l’effet de la chaleur ; corrosion du métal par les gaz; enfouissement complet de la structure sous la lave.

Source : Earth Observatory of Singapore

La classification des dégâts comprend tous les types de structures, y compris les maisons, les réservoirs d’eau ou encore les bâtiments agricoles ou industriels. En recouvrant 35,5 kilomètres carrés de terres, les coulées de lave du Kīlauea en 2018 ont détruit 1 839 structures et endommagé 90 autres. Ce sont les chiffres les plus élevés jamais enregistrés à Hawaii. Plus tard en 2021, des coulées de lave ont détruit 2 896 bâtiments à La Palma (Iles Canaries / Espagne). La lave du Nyiragongo a détruit 3 629 maisons, 12 écoles et 3 établissements de santé en République Démocratique du Congo.
La gravité des dégâts causés à chaque structure est liée à l’épaisseur de la lave. Les données ont montré que l’augmentation la coulée de lave entraîne généralement une plus grande gravité des dégâts jusqu’à une épaisseur d’environ 2 mètres, après quoi les bâtiments sont totalement détruits. Cependant, pour une épaisseur de coulée inférieure à 2 mètres, il y a une gamme de gravité des dégâts en bordure de la coulée. En particulier, les réservoirs d’eau circulaires et métalliques résistent aux coulées moins épaisses. On a déjà observé cette situation pour les structures circulaires de Chã das Caldeiras, au Cap-Vert, lors de l’éruption du volcan Fogo en 2014-2015, où des bâtiments circulaires en maçonnerie ont résisté à la destruction en bordure de coulée. 170 structures ont été détruites et 90 autres ont été endommagées au cours de cette éruption.
S’agissant du Kilauea, les scientifiques ont découvert que les structures avaient été endommagées principalement au cours des quatre premières semaines de l’éruption (qui a duré 14 semaines en 2018) au moment où les principaux chenaux de lave se sont mis en place. De nombreuses autres structures qui n’avaient pas été initialement touchées ont été détruites par des coulées de lave ultérieures qui se sont détachées ou ont débordé des principaux chenaux de lave.
On peut noter que certaines maisons ont survécu dans les kīpukas (îlots de végétation) où elles ont été épargnées ou moins sévèrement endommagées. Cependant, ces maisons ont été fortement impactées par le manque d’accès ainsi que l’absence d’alimentation en eau et en électricité. Plusieurs maisons ont également été endommagées par la vapeur et les gaz émis par des fissures des mois après la fin de l’éruption.
L’une des principales observations des scientifiques est que des dégâts ont été enregistrés jusqu’à près de 600 mètres de la coulée de lave, probablement à cause de processus secondaires tels que la propagation du feu facilitée par la végétation sèche près des chenaux de lave. Cela montre que des matériaux inflammables sur ou à proximité des propriétés peuvent causer des dégâts au-delà de la coulée de lave.
Les travaux des scientifiques susmentionnés ont été récemment publiés dans le Bulletin of Volcanology et soulignent que les dégâts causés par les coulées de lave peuvent se produire au-delà de la coulée de lave principale. Ils peuvent être causés en particulier par des coulées de lave secondaires et des débordements de chenaux, ou par des incendies de végétation. Les résultats de cette étude contribuent à l’ensemble de données déjà collectées à l’échelle mondiale sur les impacts de la lave. Ils seront utilisés pour éclairer les futures évaluations de dégâts causés par les coulées de lave à Hawaï et ailleurs sur la planète.
Source : USGS/HVO.

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In its latest Volcano Watch article, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) examines the impacts of Kilauea’s 2018 lava flows on the structures in the Lower East Rift Zone (LERZ).

Lava flows erupted from Kilauea’s Lower East Rift Zone in 2018 and devastated lower Puna. In 2019, a team of scientists from the USGS, the Earth Observatory of Singapore, and GNS Science in New Zealand set out to document and assess the impacts to buildings and infrastructure to advance understanding of how lava flows impact the built environment.

With the permission of their owners, the scientists visited properties along the lava flow margins to meet residents, take photographs, and note the severity and types of damage to structures. In addition to field visits, they examined more than 8,000 photographs taken by USGS scientists before, during, and after the eruption. These photographs, along with satellite imagery, make up the largest available dataset of lava flow impacts in the world.

Scientists used HVO’s data to develop the first set of damage states for lava flows. Damage states are structure damage classifications in a scale ranging from minor damage to major damage and destruction, and they are widely used to categorize buildings damaged from other hazards such as hurricanes or earthquakes. This new set of damage states allowed scientists to classify all structures in the area by damage severity. Severity ranged from no visible damage, minor melting of plastic due to heat, corrosion of metal by gases, to complete burial.

Damage classification included all types of structures, including homes, water tanks and other farming or industrial buildings. Inundating 35.5 square kilometers of land, Kīlauea’s 2018 lava flows destroyed 1,839 and damaged 90 structures in total. These are the highest recorded numbers of impacted structures from a lava flow event in Hawaii. Later in 2021, lava flows destroyed 2,896 buildings at La Palma, Spain, and destroyed 3,629 homes, 12 schools, and 3 health facilities at Nyiragongo volcano, Democratic Republic of Congo.

The damage severity at each structure was related to lava thickness. The data showed that increased lava flow thickness was generally related to higher damage severity, up to about 2 meters, after which all buildings were destroyed. However, for flow thickness less than 2 meters, there was a range of damage severity along the flow margins. Notably, circular and metal water tanks were resistant to these thinner flows. There were similar findings for the circular structures at Chã das Caldeiras, Cape Verde, during the 2014-2015 eruption of Fogo volcano, where circular masonry buildings resisted destruction along the flow margins. During these lava flows, 170 structures were destroyed and 90 structures were damaged.

On Kilauea, scientists found structures were damaged mostly within the first four weeks of the 14 week-long 2018 eruption, while the main lava channels were being emplaced. Many other structures not initially impacted were destroyed by later lava flows that broke out from or overtopped the main lava channels.

It can be noted that some homes survived in kīpukas (islands of vegetation) and were classified as not damaged at all or damaged less severely. However, these homes were greatly impacted by a lack of access and disruption of utilities. Several homes were also damaged by fissure steam and gases months after the eruption had ended.

One of the scientists’ key findings is that damage was recorded up to almost 600 meters away from the lava flow, likely from secondary processes such as fire spread facilitated by the dried vegetation downwind of the lava channels. This finding suggests that flammable materials on or near properties may cause damage beyond the lava flow.

The work by the above-mentioned scientists was recently published in the Bulletin of Volcanology and it emphasizes that damage from lava flows can occur beyond the main lava flow itself, especially from later breakout lava flows and channel overflows, or from secondary fires. Findings from this research contribute to the global empirical dataset of lava impacts, and will be used to inform future lava flow damage assessments in Hawaii and beyond.

Source: USGS / HVO.

Vers un rationnement de l’eau chaude en Islande? // Hot water rationing to be considered in Iceland?

Lorsque l’on visite l’Islande, on a tout de suite l’impression que l’eau chaude est partout. On peut voir de nombreux bassins d’eau chaude dans la nature. L’eau chaude en provenance du sous-sol est utilisée pour le chauffage des maisons et des piscines. Il n’y a pas si longtemps, son odeur de soufre nous rappelait qu’elle était produite naturellement lorsque l’on prenait une douche. Elle est même utilisée pour chauffer les trottoirs de Reykjavik.
Toutes les bonnes choses ont une fin. On apprend aujourd’hui que l’approvisionnement en eau chaude en Islande approche de sa limite. Selon Samorka qui regroupe des producteurs d’énergie et des services publics dans le pays, les distributeurs pourraient commencer à rationner l’eau chaude pendant les longues périodes froid. Lors d’une réunion qui s’est tenue à Reykjavik, des spécialistes ont évalué l’approvisionnement en eau chaude et examiné les prévisions de la demande pour les prochaines années.
La situation des compagnies qui gèrent la distribution de l’eau chaude est très tendue car son utilisation dépasse la croissance démographique. Les compagnies sont en flux tendu à l’extrême pour essayer de répondre à la demande actuelle, sans parler de l’avenir. Par exemple, la demande en eau chaude dans la région de Reykjavik devrait augmenter de 3 % par an.
Si l’on se tourne vers l’avenir, jusqu’en 2060 par exemple, les prévisions montrent que la production d’eau chaude à destination de l’ensemble des systèmes de chauffage devrait être doublée. Environ 60 % de l’énergie utilisée en Islande comprend l’eau chaude pour le chauffage domestique, les bains et d’autres consommations domestiques. Cela équivaut à 43 térawattheures, soit le double de la quantité d’énergie produite par toutes les centrales électriques du pays.
Les zones de production actuelles fonctionnent déjà à pleine capacité et des solutions doivent être trouvées pour les rendre plus efficaces. Par exemple, on pourrait demander aux citoyens d’utiliser leur eau chaude de manière plus parcimonieuse, comme prendre des douches brèves au lieu de prendre des bains et mieux gérer le chauffage des trottoirs pendant l’été. Le problème, c’est que l’exploration géothermique prend beaucoup de temps. Se familiariser avec les nouveaux systèmes géothermiques prend également du temps.
Au cours de la réunion, un spécialiste de Samorka a déclaré que les distributeurs pourraient être contraints de rationner l’eau chaude aux ménages, aux entreprises et aux prestataires de services en cas de longues périodes de froid cet hiver ou le suivant. On ne sait pas comment le problème pourrait être résolu, du moins à court terme. Le spécialiste de Samorka a également noté que les habitudes de consommation évoluent. Les gens optent pour des maisons plus spacieuses; davantage de personnes choisissant de vivre seules et les familles se réduisent. Tout cela signifie qu’une surface de plus en plus grande doit être chauffée.
Source : Iceland Review..

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When you visit Icelland, you get the ilpression that hot water is everywhere. You can seen many hot pools in the nature. Hot water from the ground is used for heating the houses or the swimming pools. You know it is produced naturally when you are having a shower and it is even used for heating the sidewalks in Reykjavik.

However, we learn today that Iceland’s hot-water supply is nearing its limit. According to Samorka, a federation of energy and utility companies in the country, utility companies may need to begin rationing hot water during long periods of cold weather. During a meeting held in Reykjavik, specialists assessed the hot-water supply of the largest utility companies and reviewed forecasts of future demand.

The situation at the nation’s utility companies is serious because hot-water use has outpaced population growth. Utility companies are stretched to the limit trying to meet the current demand – not to mention the growing demand in the future. The demand in the capital area is expected to increase by 3% annually.

Looking into the future, to the year 2060, for example, forecasts suggest that the output of the entire heating system would need to be doubled. Approximately 60% of the energy used in Iceland comprises hot water for domestic heating, baths, and other household consumption. This amounts to 43 terawatt hours, or twice the amount of energy produced by all of the nation’s electric power stations.

The current production areas are already operating at maximum capacity, and solutions need to be found to make them more efficient. For example, individuals could be encouraged to use their hot water more frugally, like having brief showers instead of baths and by managing sidewalk heating during the summer. The problem is that geothermal exploration takes a long time. Familiarising with new geothermal systems also takes time.

During the meeting, a specialist at Samorka, stated that utility companies may need to ration hot water, possibly to households, businesses, and service providers in the event of long periods of cold weather this winter or the next. It is not clear how the problem is to be solved, at least in the short term. The Samorka specialist also noted that consumption patterns were changing, with individuals opting for roomier homes, more people choosing to live alone, and families shrinking. All of this means that an increasingly greater number of square metres need to be heated.

Source: Iceland Review.

Photo: C. Grandpey

L’éruption du Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai (Tonga) a bouleversé le plancher océanique // The eruption of Tonga’s Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai totally changed the seafloor

J’ai écrit plusieurs notes sur les effets de l’éruption cataclysmale du volcan sous-marin Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai (archipel des Tonga) en janvier 2022. L’explosion a envoyé des cendres et de la vapeur d’eau jusque dans la mésosphère à57 km d’altitude; c’est la plus haute colonne éruptive jamais observée. Elle a généré des vagues de tsunami à travers la planète.
Une menée à partir de navires néo-zélandais et britanniques a permis de cartographier dans sa totalité la zone autour du volcan. On se rend compte que le plancher océanique a été chamboulé par de puissantes coulées de matériaux sur une distance de plus de 80 km. La mission de cartographie de l’Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai a été dirigée par l’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère (NIWA) de Nouvelle-Zélande. Les données recueillies indiquent qu’au moins 9,5 kilomètres cubes de matériaux ont été déplacés au cours de l’événement. Le NIWA ajoute qu’il s’agit d’un volume quasi équivalent à celui de 4 000 pyramides égyptiennes. Les deux tiers des matériaux étaient constitués de cendres et de roches éjectées par la caldeira du volcan.
Ce transport de matériaux a pris la forme de coulées pyroclastiques. Dans l’eau, leur température très élevée les a enveloppées d’un coussin de vapeur grâce auquel elles ont pu se déplacer sans frottement à très grande vitesse. C’est ainsi que ces coulées pyroclastiques ont réussi à franchir des obstacles de plusieurs centaines de mètres de hauteur. Cela explique, par exemple, la section du câble sous-marin reliant les Tonga au réseau Internet. Une grande partie du cable a été coupée, bien qu’elle se trouve à 50 km au sud de Hunga-Tonga et au-delà d’une grande colline sur le plancher océanique.
Les coulées pyroclastiques ont également joué un rôle dans le déclanchementdu tsunami lors de l’éruption du Hunga-Tonga. Des vagues ont été enregistrées dans tout le Pacifique mais aussi dans d’autres bassins océaniques comme l’Atlantique et même la Méditerranée.
L’équipe du NIWA explique que l’eau a pu se déplacer de quatre façons pour générer ces tsunamis : 1) déplacement de l’eau sous l’effet des coulées pyroclastiques; 2) puissance explosive de l’éruption qui a fait se déplacer l’eau ; 3) affaissement de 700 mètres du sol de la caldeira; 4) ondes de pression du souffle atmosphérique avec effet sur la surface de la mer. Au cours de certaines phases de l’éruption, ces mécanismes ont probablement agi ensemble. Un bon exemple est la principale vague de tsunami qui a frappé l’île de Tongatapu à 65 km au sud du Hunga-Tonga. L’événement s’est produit un peu plus de 45 minutes après la première explosion majeure du volcan. Un mur d’eau de plusieurs mètres de hauteur s’est abattu sur la péninsule de Kanokupolu, détruisant au passage plusieurs stations balnéaires. Une anomalie de la pression atmosphérique peut avoir contribué à augmenter la hauteur des vagues du tsunami.
La cartographie du plancher océanique autour du volcan par le NIWA a été réalisée en deux parties. La première étape, qui a cartographié et échantillonné le fond marin autour du volcan, a été effectuée à partir du navire de recherche néo-zélandais Tangaroa. La deuxième étage, directement à l’aplomb du volcan sous-marin, a été confiée au robot britannique USV Maxlimer. Télécommandé depuis une salle de contrôle située à à Tollesbury (Royaume-Uni), à 16 000 km de distance, ce robot a détecté une activité volcanique en cours. L’engin s’est déplacé à la surface d’une couche de cendres vitreuses dans la caldeira, jusqu’à sa source, une nouvelle bouche éruptive située à environ 200 mètres sous la surface de l’océan.
Cette cartographie du fond de l’océan autour du volcan sous-marin Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai permettra aux pays du Pacifique proches de la zone volcanique – qui s’étend de l’île du Nord de la Nouvelle-Zélande jusqu’aux Samoa – de mieux savoir où construire des infrastructures et comment les protéger; et, surtout, d’apprécier l’ampleur du risque auquel ils sont confrontés.
Source : La BBC.

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I have written several posts about the powerful eruption of the Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai seamount in January 2022. It sent ash and water vapour at incredible heights into the mesosphere (57km in altitude), the highest recorded eruption column in human history, and generated tsunami waves across the globe.

A survey by New Zealand and UK vessels has now fully mapped the area around the Pacific volcano. It shows the seafloor was scoured and sculpted by violent debris flows out to a distance of over 80km. The mapping exercise at Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai was led by New Zealand’s National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA). The gathered data indicates that at least 9.5 cubic kilometers of material were displaced during the event. NIWA adds that this is a volume equivalent to something approaching 4,000 Egyptian pyramids. Two-thirds of that material was the ash and rock ejected out through the volcano’s caldera.

This transport of material took the form of pyroclastic flows. In water, their searing heat enveloped them in a frictionless steam cushion on which they could simply run at very high speed. The survey work tracked flows that managed to travel up and over elevations of several hundred metres. This explains, for example, the loss of the submarine cable connecting Tonga to the global internet. A large section was cut out of this data link despite lying 50km to the south of Hunga-Tonga and beyond a large hill on the seafloor.

The pyroclastic flows also have a part in the tsunami story of Hunga-Tonga. Waves were recorded across the Pacific but also in other ocean basins, in the Atlantic and even in the Mediterranean Sea.

The NIWA team says there were essentially four ways water was displaced to generate these tsunamis: by the density flows pushing the water out of the way; through the explosive force of the eruption also pushing on the water; as a result of the dramatic 700-meter collapse of the caldera floor; and by pressure waves from the atmospheric blast acting on the sea surface. At certain phases during the eruption, these mechanisms likely worked in tandem. A good example is the biggest wave to hit Tonga’s main island, Tongatapu, 65km to the south of Hunga-Tonga. This occurred just over 45 minutes after the first major eruptive blast. A wall of water several metres high washed over the Kanokupolu peninsula, destroying beach resorts in the process. An atmospheric pressure anomaly may have increased the height of the tsunami waves.

The NIWA mapping of the ocean floor around the volcano was carried out in two parts. The first stage, which mapped and sampled the seafloor around the volcano, was conducted from New Zealand’s Research Vessel (RV) Tangaroa. The second stage, directly above the seamount, was given over to the British robot boat USV Maxlimer. Operated from a control room 16,000 km away in Tollesbury, UK, this uncrewed vehicle was able to identify ongoing, volcanic activity. The boat did this by tracing a persistent layer of glassy ash in the caldera back to a new vent cone some 200 meters under water.

All the results from the mapping of the ocean floor around Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai will help Pacific nations close to the volcanic zone that runs from New Zealand’s North Island all the way to Samoa to know better now where to build infrastructure and how to protect it; and, importantly, to appreciate the scale of the risk they face.

Source: The BBC.

 Source: USGS

 Cartographie du plancher océanique avec le volcan qui se dresse à plus de 1,5 km de hauteur (Source: NIWA)

Hausse d’activité du Takawangha (Aléoutiennes / Alaska) // Increased activity at Takawangha (Aleutians / Alaska)

Situé à l’extrémité ouest des îles Andreanof dans les Aléoutiennes, le Takawangha est un jeune volcan avec une caldeira remplie de glace. Il se trouve dans une dépression entre le volcan Tanaga à l’ouest et des volcans plus anciens et profondément érodés à l’est. Le volcan a une lave basaltique à basaltique-andésite et son sommet est en grande partie recouvert de glace, à l’exception de cinq cratères holocènes qui, au cours des derniers milliers d’années, ont produit des éruptions explosives et des coulées de lave qui ont atteint les flancs inférieurs. Aucune éruption historique n’est connue, bien que la datation au Carbone 14 indique que des éruptions explosives se sont produites au cours des derniers siècles.
L’AVO indique que la sismicité à proximité du Takawangha a augmenté au cours des derniers jours et s’est intensifiée au cours des dernières 24 heures. Les séismes les plus importants ont des magnitudes comprises entre M 2,0 et M 3,0, avec des hypocentres à des profondeurs d’environ 3 à 6 km sous le niveau de la mer. Cette activité peut être due au mouvement du magma sous le volcan. Aucune activité éruptive n’a été détectée dans les données satellitaires ou autres données de surveillance. En raison de cette hausse de l’activité, l’AVO a relevé la couleur de l’alerte aérienne au JAUNE et le niveau d’alerte volcanique à ‘Advisory’ (surveillance conseillée).
Source : AVO, Smithsonian Institution.

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Located at the western tip of the Andreanof Islands in the Aleutians, Takawangha is a youthful volcano with an ice-filled caldera. It lies across a saddle from historically active Tanaga volcano to the west; older, deeply eroded volcanoes lie adjacent to the east. The summit of the basaltic to basaltic-andesite volcano is largely ice covered, with the exception of five Holocene craters that during the last few thousand years produced explosive eruptions and lava flows that reached the lower flanks. No historical eruptions are known, although radiocarbon dating indicates explosive eruptions have occurred within the past several hundred years.
The Alaska Volcano Observatory indicates that the umber of small earthquakes detected near Takawangha has increased over the past few days and has intensified over the past 24 hours. The earthquakes, the largest, with magnitudes between M 2.0 and M 3.0, have hypocenters at depths of about 3 to 6 km below sea level. This activity may be due to the movement of magma beneath the volcano. No eruptive activity has been detected in satellite or other monitoring data. Because of this increase in activity, AVO has raised the Aviation Color Code to YELLOW and Alert Level to ADVISORY.

Source: AVO, Smithsonian Institution.

Flanc Est du Takawangha (Crédit photo: AVO)