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Rebond isostatique et éruptions en Antarctique ? // Isostatic rebound and eruptions in Antarctica ?

À la fin du documentaire consacré au « Réveil des volcans d’Europe » (France 5 le 7 avril 2025), Jamy Gourmaud aborde le sujet du rebond isostatique en Antarctique.

Le rebond isostatique est un phénomène que l’on peut rapprocher du bradyséisme qui affecte les Champs Phlégréens en Italie. À Pouzolles, le sol subit des variations de niveau au gré des phases de gonflement et de dégonflement de la chambre magmatique qui se trouve sous cette région. S’agissant des glaciers, avec leur fonte leur masse diminue, ce qui pourrait favoriser la poussée du magma qui sommeille sous la surface de la Terre ; on aurait affaire à une sorte de bradyséisme glaciaire.

Traces du bradyséisme sur le temple de Sérapis à Pouzzoles (Photo: C. Grandpey)

Plusieurs scientifiques ont évoqué le rebond isostatique à propos de l’Islande. Le documentaire diffusé le 7 avril nous explique que le soulèvement du substrat rocheux pourrait également se produire en Antarctique et favoriser le déclenchement d’éruptions sur le Continent blanc.
En étudiant l’interaction entre le volcanisme et la glaciation au cours des 150 000 dernières années, des scientifiques américains et allemands ont déterminé – dans une étude publiée début 2025 – que que le rebond isostatique pourrait augmenter la fréquence et l’intensité de l’activité volcanique dans le système de rift antarctique occidental (West Antarctic Rift System – WARS). Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Geochemistry, Geophysics, Geosystems.
Comme l’a précisé Jamy Gourmaud, l’une des zones volcaniques les plus actives au monde, la région de WARS abrite plus de 130 volcans, dont beaucoup sont situés le long de la côte ouest de l’Antarctique. Si certains de ces volcans, comme le mont Erebus, sont visibles, beaucoup d’autres se cachent sous une épaisse couche de glace, une couche qui s’amincit et recule lentement.

Sommet de l’Erebus (Crédit photo: Wikipedia)

Les auteurs de l’étude ont analysé la « dynamique interne » du système d’alimentation magmatique dans la région en concevant un modèle de chambre magmatique thermomécanique et en simulant diverses baisses de pression causées par la déglaciation. L’étude a également examiné comment ce changement de pression faisait augmenter la taille de la chambre magmatique tout en impactant l’émission des substances volatiles. Après avoir effectué plus de 4 000 simulations, ils ont découvert que plus la chambre magmatique était grande, plus elle était impactée par le retrait des glaciers qui la surmontent.
Pour tester leurs conclusions, les chercheurs ont également exploré l’impact de la déglaciation dans les Andes, qui s’est produite il y a environ 18 000 à 35 000 ans. Ils ont trouvé des preuves d’une augmentation du volcanisme pendant la déglaciation au cours du dernier maximum glaciaire. La réduction de poids due à la fonte de la glace au-dessus permet également à l’eau dissoute et au dioxyde de carbone de former des bulles de gaz, ce qui provoque une accumulation de pression dans la chambre magmatique et peut éventuellement déclencher une éruption. »
Source : Populatr Mechanics via Yahoo News.

Comme je l’explique au cours de ma conférence « Volcans et Risques volcaniques », cette approche du rebond isostatique en milieu glaciaire est intéressante, mais nous ne disposons pas de suffisamment de recul dans le temps pour la valider. Le réchauffement climatique a vraiment commencé à s’accélérer dans les années 1970 et depuis cette époque, aucune éruption n’a été provoquée par un rebond isostatique. Les prochaines générations continueront ces observations et pourront affirmer si oui ou non la fonte des glaciers en milieu volcanique peut contribuer au déclenchement des éruptions.

La prochaine éruption du Katla (Islande) sera-t-elle provoquée par le rebond isostatique (Photo: C. Grandpey)

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At the end of the documentary about « The Awakening of Europe’s Volcanoes, » Jamy Gourmaud tackles the topic of isostatic rebound in Antarctica.
Isostatic rebound is a phenomenon similar to the bradyseism that affects the Phlegraean Fields in Italy. In Pouzolles, the ground undergoes fluctuations according to the swelling and deflation of the magma chamber beneath the region. As glaciers melt, their mass decreases, which could promote the upwelling of magma lying dormant beneath the Earth’s surface; this would be a kind of glacial bradyseism.
Several scientists have mentioned isostatic rebound in connection with Iceland. The documentary released on April 7 explains that the uplift of the bedrock could also occur in Antarctica and trigger eruptions on the White Continent.

Studying the interplay between volcanism and glaciation over the past 150 thousand years, scientists from the U.S. and Germany determined that the isostatic rebound could increase the frequency and intensity of volcanoes in the West Antarctic Rift System (WARS). The results of the study were published in the journal Geochemistry, Geophysics, Geosystems.

One of the most volcanically active areas of the world, WARS is home to more than an estimated 130 volcanoes, many of which are located along Antarctica’s western coast. While some of these volcanoes, such as Mount Erebus, are visible, many more are hidden away beneath a deep sheet of ice, a sheet that is slowly thinning and retreating.

The authors of the study analyzed the“internal dynamics” of the magma plumbing system in the region by designing a thermomechanical magma chamber model and simulated various pressure decreases caused by deglaciation. The study also investigated how this change in pressure increased the size of the magma chamber while also impacting the expulsion of volatiles. After running more than 4,000 simulations, they found that the larger the magma chamber, the more impacted it was by retreating glaciers overhead.

To test their findings, the researchers also explored the impact of deglaciation in the Andes Mountains, which occurred around 18,000 to 35,000 years ago. They found evidence of increased volcanism during deglaciation during the Last Glacial Maximum. The reduced weight from the melting ice above also allows dissolved water and carbon dioxide to form gas bubbles, which causes pressure to build up in the magma chamber and may eventually trigger an eruption.”

Source : Populatr Mechanics via Yahoo News.

As I explain in my lecture « Volcanoes and Volcanic Risks, » this approach to isostatic rebound in a glacial environment is interesting, but we don’t have enough time to validate it. Global warming really started to accelerate in the 1970s, and since then, no eruption has been triggered by isostatic rebound. Future generations will continue these observations and will be able to determine whether or not the melting of glaciers in a volcanic environment can contribute to triggering eruptions.

Champs Phlégréens (Italie) : nouvelle méthode de surveillance thermique depuis l’espace // Campi Flegrei (Italy) : new method of thermal monitoring from space

Une étude menée par des chercheurs de l’INGV propose l’utilisation des  données thermiques fournies par la Station spatiale internationale (ISS) pour alerter sur la sismicité dans les Champs Phlégréens.
Les Champs Phlégréens sont l’une des zones volcaniques les plus actives au monde et, ces dernières années, leur sismicité a considérablement augmenté. L’étude de l’INGV a été publiée dans la revue Remote Sensing Letters. Elle est intitulée « Un nouvel algorithme de surveillance thermique utilisant les séries temporelles ECOSTRESS : le cas des Champs Phlégréens, à Naples, en Italie ». L’étude décrit une méthode d’analyse des images thermiques prises par l’ISS capable de détecter les variations de température significatives précédant les séismes les plus intenses dans cette région.
La méthode utilise les données collectées par ECOSTRESS, un capteur du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA installé à bord de l’ISS. Cet outil estime la température de surface avec une haute résolution spatiale d’environ 70 m au cours de passages fréquents au-dessus de la même zone pendant environ trois jours.
Les scientifiques ont généré deux séries historiques de températures extraites d’images thermiques de deux zones de la Solfatare entre 2021 et 2024. La différence de température entre les deux zones a été analysée avec deux méthodes statistiques distinctes, permettant de comparer les anomalies détectées aux principaux événements sismiques enregistrés dans la zone.

Vues de la Solfatara (Photos: C. Grandpey)

Un chercheur de l’INGV et co-auteur de l’étude a déclaré : « Nous avons détecté des variations de température anormales dans la Solfatare ayant précédé certains séismes de plus grande intensité, avec une anticipation allant de quelques jours à quelques semaines.» Par exemple, le 17 mai 2024, une augmentation de température de 5°C a précédé de trois jours un séisme de magnitude M4,4. S’agissant de l’événement de magnitude M4,2 du 27 septembre 2023, l’augmentation de température observée le 21 septembre a dépassé 7°C. La deuxième méthode statistique a également mis en évidence des anomalies de température pour ces deux événements apparus respectivement le 12 avril 2024 et le 6 septembre 2023. De plus, la valeur moyenne de l’écart de température a augmenté ces dernières années, en parallèle avec la hausse d’autres signaux déjà observés dans la région, tels que l’élévation du sol provoquée par le bradyséisme et les émissions de dioxyde de carbone.
Les anomalies de température mises en évidence par deux analyses statistiques différentes conforte les chercheurs dans l’idée qu’il existe un lien possible entre la fluctuation de la température de surface et l’activité sismique de la région.
L’étude complète peut être consultée en cliquant sur ce lien :
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/2150704X.2025.2459213

À mon avis, cette étude est intéressante dans la mesure où la technique utilisée permettrait d’anticiper les séismesdans les Champs Phlégréens. Cependant, elle ne donne aucune indication sur la magnitude des séismes prévus et n’indique donc pas aux autorités compétentes si des mesures doivent être prises pour assurer la sécurité de la population.

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A study conducted by researchers at INGV suggests the use of thermal data from the International Space Station in seismic alerting of the Phlegraean area

The Campi Flegrei are one of the most active volcanic areas in the world and, in recent years, their seismicity has increased significantly. The INGV study was published in the magazine Remote Sensing Letters. It is entitled “A novel algorithm for thermal monitoring using ECOSTRESS time series : the case of Campi Flegrei, Naples, Italy”. It describes a method of analysis of thermal images taken by the International Space Station (ISS) capable of detecting significant temperature variations that precede the most intense earthquakes in the Phlegraean area.

The method uses the data collected by the tool ECOSTRESS, a NASA-Jet Propulsion Laboratory (JPL) sensor installed on the ISS, which estimates surface temperature with a high spatial resolution of about 70 m and frequent passes over the same area around three days.

Scientists have generated two historical temperature series extracted from thermal images of two areas of the Solfatara between 2021 and 2024. The temperature difference between the two areas was analyzed with two distinct statistical methods, allowing the detected anomalies to be compared with the main seismic events recorded in the area.

An INGV researcher and first author of the article said : « We have detected anomalous temperature variations in the Solfatara emission zone that preceded some earthquakes of greater intensity, with an advance ranging from a few days to a few weeks. » For example, on May 17, 2024, a temperature increase of 5°C anticipated an M4.4 earthquake by three days. For the M4.2 event on September 27, 2023, the temperature increase observed on September 21 exceeded 7°C. The second statistical method also highlighted temperature anomalies for these two events that appeared on April 12, 2024 and September 6, 2023, respectively. Furthermore, the average value of the temperature difference has increased in recent years, consistently with the increase in other signals already observed in the area, such as ground rise with bradyseism and carbon dioxide emissions.

The temperature anomalies highlighted through two different statistical analyses make researchers more confident about the possible link between the surface temperature fluctuation and the seismic activity of the area.

The whole study can be found by clicking on this link :

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/2150704X.2025.2459213

Quelques informations supplémentaires sur la sismicité dans les Champs Phlégtéens (Italie) // Some additional information about seismicity in the Campi Flegrei (Italy)

Dans un bulletin publié le 18 mars 2025 sur le site de l’Observatoire du Vésuve, l’INGV a proposé une description de l’activité dans les Champs Phlégréensv entre le 10 et le 16 mars 2025.
Au cours de la semaine en question, l’observatoire a enregistré 138 séismes, signe d’une activité sismique intense qui continue de caractériser la zone. Deux essaims sismiques mineurs et un essaim plus important ont été observés. Le premier, qui a débuté à 02h57 (heure locale) le 11 mars 2025, avec 33 événements et une magnitude maximale de Md3,0* a été localisé dans la zone Solfatara-Pisciarelli. Le deuxième, dans la région d’Agnano, s’est produit à partir de 06h25 le 12 mars 2025 et a consisté en 7 secousses d’une magnitude maximale de Md1,7. L’essaim sismique le plus important a commencé à 01h25 (UTC) le 13 mars 2025 dans la région de Bagnoli avec 44 événements d’une magnitude maximale de Md4,6.
L’événement le plus significatif de la semaine a été enregistré le 13 mars dans la région de Bagnoli avec une magnitude de Md4,6. Une magnitude préliminaire de Md4,4 avait été indiquée, mais une analyse plus détaillée des formes d’ondes a révélé que cet événement était composé de deux séismes distincts, avec des arrivées d’ondes sismiques extrêmement proches les unes des autres.

*Il convient de rappeler que, pour la zone volcanique de Campanie, contrairement au reste du territoire italien où la magnitude de Richter Ml est utilisée, l’Observatoire du Vésuve utilise la magnitude de durée Md qui, comme son nom l’indique, est définie à partir de la durée du signal.

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In a bulletin published on March 18th, 2025, on the Vesuvius Observatory website, INGV has provided a description of the activity in the Phlegraean Fields between March 10th and 16th, 2025.
During the week, the observatory recorded 138 earthquakes, a sign of the intense seismic activity that continues to characterize the area. Two minor seismic swarms and one larger swarm were observed. The first, which began at 2:57 a.m. (local time) on March 11th, 2025, with 33 events and a maximum magnitude of Md3.0*, was located in the Solfatara-Pisciarelli area. The second, in the Agnano area, occurred from 6:25 am on March 12th, 2025, and consisted of 7 tremors with a maximum magnitude of Md1.7. The largest seismic swarm began at 1:25 am (UTC) on March 13th, 2025, in the Bagnoli area, with 44 events with a maximum magnitude of Md4.6.
The most significant event of the week was recorded on March 13th in the Bagnoli area, with a magnitude of Md4.6. A preliminary magnitude of Md4.4 had been indicated, but a more detailed analysis of the waveforms revealed that this event was composed of two separate earthquakes, with seismic wave arrivals extremely close to each other.

*It should be remembered that, for the volcanic area of ​​Campania, unlike the rest of the Italian territory where the Richter magnitude Ml is used, the Vesuvius Observatory uses the duration magnitude Md which, as its name indicates, is defined from the duration of the signal.

Sismicité et bradyséisme dans les Champs Phlégréens (Italie) : la réalité scientifique // Seismicity and bradyseism in the Phlegraean Fields (Italie) : scientific reality

Suite au dernier séisme qui a secoué la région des Champs Phlégréens et de Naples le 13 mars 2025, beaucoup de gens redoutent une éruption volcanique qui serait un désastre étant donné la très forte densité de population dans cette région.

Comme toujours dans un contexte anxiogène, il faut garder la tête froide et prendre en compte la réalité sur le terrain. Pour cela, il suffit de consulter le site de l’INGV qui met en ligne les paramètres scientifiques concernant les Champs Phlégréens et donne un avis sur l’évolution de la situation.

https://www.ov.ingv.it/index.php/monitoraggio-e-infrastrutture/bollettini-tutti/boll-sett-flegrei

Dans le bulletin du 11 mars 2025, l’INGV explique qu’au cours de la semaine du 3 au 9 mars 2025 (donc quelques jours avant l’événement du 13 mars), on a enregistré 89 séismes de magnitude Md≥0,0 (Mdmax=3,2 ± 0,3) dans la région des Campi Flegrei. Cette tendance correspond à la situation des derniers mois, en sachant que certains séismes sont susceptibles de présenter une intensité supérieure à celle mentionnée dans le bulletin.
S’agissant de la déformation du sol, les données des 3 dernières semaines montrent une reprise du soulèvement du sol, avec une valeur préliminaire de vitesse moyenne mensuelle d’environ 30±5 mm/mois. Cette valeur est préliminaire et sera affinée en fonction des données supplémentaires disponibles dans les prochaines semaines.

Pouzzoles: Temple de Sérapis et traces de l’activité bradysismique

Aucune variation significative des paramètres géochimiques n’a été signalée. Le capteur de température installé à proximité de la fumerolle de Pisciarelli a montré une valeur moyenne d’environ 96 °C.

Sur la base de l’activité volcanique décrite ci-dessus, l’INGV indique qu’ « aucun élément n’émerge de nature à suggérer des évolutions significatives à court terme. »
En bref, les paramètres géophysiques et géochimiques n’incitent pas à la panique. Toutefois, des essaims sismiques comme ceux observés à la mi-février 2025, ou des secousses de plus forte intensité comme celle du 13 mars ne sauraient être exclus, et on ne peut malheureusement pas prévoir le moment de leur déclenchement.

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Une équipe de chercheurs de l’INGV a analysé l’évolution de la déformation du sol et de l’activité sismique dans les Campi Flegrei de 2000 à 2023. Elle a quantifié leur accélération au fil du temps et établi une relation exponentielle entre le soulèvement maximal de la caldeira et le nombre cumulé d’événements sismiques. L’étude a été publiée dans la revue Communications Earth & Environment. Un aspect particulièrement intéressant concerne la relation entre la déformation du sol et le nombre de séismes enregistrés. L’étude a mis en évidence une relation exponentielle claire entre le soulèvement maximal de la caldeira et le nombre cumulé de séismes enregistrés. Cette relation diffère de la relation linéaire observée lors de la dernière crise bradysismique de 1982-1984. De plus, cette relation exponentielle s’est renforcée à partir de 2020 environ, c’est-à-dire à mesure que le soulèvement de la caldeira s’approchait du niveau maximal atteint lors de la crise de 1982-1984. Cette relation explique pourquoi le soulèvement de la caldeira enregistré ces dernières années s’est accompagné d’une activité sismique plus intense que les années précédentes.

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Following the recent earthquake that shook the Phlegraean Fields and the Naples region on March 13th, 2025, many people fear a volcanic eruption which would be disastrous given the region’s very high population density.
As always, in an anxiety-provoking context, we must keep a cool head and consider the reality on the field. To do this, we just need to have a look at the INGV website, which provides the scientific parameters concerning the Phlegraean Fields and provides a conclusion on the evolving situation.
https://www.ov.ingv.it/index.php/monitoraggio-e-infrastrutture/bollettini-tutti/boll-sett-flegrei

In the bulletin released on March 11th, 2025, INGV explains that during the week of March 3 to 9, 2025 (i.e., a few days before the event of March 13), 89 earthquakes with magnitudes Md≥0.0 (Mdmax=3.2 ± 0.3) were recorded in the Campi Flegrei area. This trend corresponds to the situation of recent months, bearing in mind that some earthquakes are likely to be of greater intensity than that mentioned in the bulletin.
Regarding ground deformation, data from the last 3 weeks show a resumption of ground uplift, with a preliminary monthly average velocity value of approximately 30 ± 5 mm/month. This value is preliminary and will be refined based on additional data available in the coming weeks.
No significant variations in geochemical parameters have been reported. The temperature sensor installed near the Pisciarelli fumarole showed an average value of approximately 96°.

Based on the volcanic activity described above, INGV states that « no evidence has emerged that would suggest significant changes in the short term. »
In short, the geophysical and geochemical parameters do not give rise to panic. However, seismic swarms like those observed in mid-February 2025, or more intense tremors like the one on March 13, cannot be ruled out, and unfortunately, the timing of their onset cannot be predicted.

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A team of INGV researchers analyzed the evolution of ground deformation and seismic activity in the Campi Flegrei from 2000 to 2023. They quantified their acceleration over time and established an exponential relationship between the maximum caldera uplift and the cumulative number of seismic events. The study was published in the journal Communications Earth & Environment. A particularly interesting aspect concerns the relationship between ground deformation and the number of recorded earthquakes. The study reveals a clear exponential relationship between the maximum caldera uplift and the cumulative number of recorded earthquakes. This relationship differs from the linear relationship observed during the last bradyseismic crisis of 1982-1984. Moreover, this exponential relationship strengthened from around 2020 onwards, i.e., as caldera uplift approached the maximum level reached during the 1982-1984 crisis. This relationship explains why caldera uplift recorded in recent years has been accompanied by more intense seismic activity than in previous years.