Le danger des gaz sur les volcans actifs // The danger of gases on active volcanoes

Selon INVOLCAN, le volcan Cumbre Vieja à La Palma a émis entre 6 000 et 9 000 tonnes de SO2 par jour au cours de la dernière éruption. Les gaz qui sont initialement dissous dans le magma se séparent du magma pendant l’éruption et sont libérés dans l’atmosphère à des températures et des vitesses élevées. Il ne faut pas oublier que les gaz sont le moteur des éruptions et leur étude est essentielle à la compréhension du dynamisme éruptif.
Les gaz peuvent également s’échapper de petites fissures dans l’édifice volcanique et dans la zone environnante. Les scientifiques surveillent attentivement ces fumerolles car certains gaz, comme le dioxyde de carbone, sont lourds et peuvent se déplacer à quelques centimètres au-dessus du sol avant de se disperser dans l’atmosphère.
Les gaz éjectés dans l’atmosphère peuvent provoquer des pluies acides en se condensant ou pendant un épisode pluvieux. Ils peuvent alors endommager les cultures mais aussi provoquer des maux de tête, des irritations de la peau et des yeux. Cela se produit essentiellement à proximité du volcan en éruption. Plus on s’en éloigne, plus les gaz se diluent dans l’atmosphère et deviennent beaucoup moins agressifs.
On a beaucoup parlé dans les médias du nuage de SO2 de l’éruption de La Palma. Il devait atteindre l’Espagne continentale puis la France, mais le risque de problèmes de santé ou de pluies acides dans ces pays est très faible. En effet, le nuage de SO2 dilué passe à environ 5 km au-dessus de nos têtes et la seule indication de sa présence sera un léger voile de brume dans le ciel.
La lave est encore loin de l’océan à La Palma. Le front de coulée le plus proche doit encore parcourir plus de deux kilomètres pour atteindre le littoral. Au début de l’éruption, certaines personnes s’inquiétaient de ce qui se passerait si la lave pénétrait dans la mer.
Ce phénomène s’est produit à plusieurs reprises à Hawaii et l’Observatoire des volcans d’Hawaii (le HVO) a mis en garde à plusieurs reprises les gens contre les dangers des entrées de lave dans l’océan. Malgré ces avertissements, les populations locales et les touristes se mettent souvent en danger en s’approchant trop près de l’entrée de lave dans l’océan.
Le panache blanc produit par l’interaction de la lave et de l’eau de mer peut sembler inoffensif, mais il ne l’est pas. Le contact brutal entre la lave très chaude (1100°C) et l’eau froide (25°C) génère une brume volcanique baptisé « laze » (abréviation de lava haze) par les Hawaiiens; il est composé de vapeur d’eau de mer condensée mêlée d’acide chlorhydrique et de minuscules éclats de verre volcanique.
Ce panache se forme lorsque la lave chaude porte l’eau de mer à ébullition jusqu’à vaporisation. Le processus génère une série de réactions chimiques qui entraînent la formation d’un nuage blanc que les visiteurs doivent éviter car il peut provoquer une irritation de la peau et des yeux, voire des difficultés respiratoires. De plus, les vagues de l’océan qui déferlent sur une entrée de lave active peuvent projeter de l’eau de mer bouillante loin à l’intérieur des terres, avec un risque de brûlure pour quiconque se trouverait sur son passage. S’approcher trop près d’une entrée de lave est risqué. Sur la base de décennies d’expérience, le HVO conseille aux touristes de rester à 400 m de l’endroit où la lave pénètre dans la mer.
La direction du vent doit elle aussi être prise en compte. Lorsque le vent vient de la mer, il entraîne le panache nocif vers l’intérieur des terres et il peut devenir un réel danger pour les visiteurs.
Jusqu’à présent, quatre décès sur le Kilauea ont été liés à des entrées de lave dans l’océan.
Source : HVO, INVOLCAN.

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According to INVOLCAN, the Cumbre Vieja volcano in La Palma has emitted between 6,000 and 9,000 tons of SO2 a day. The gases that are initially dissolved in magma separate from the magma during the eruption and are released into the atmosphere at high temperatures and speeds. One should not forget that the gases are the motor of the eruption.

The gases can also escape from small fissures in the volcanic edifice and in the surrounding area. Scientists carfully monitor these fumaroles as some gases, such as carbon dioxide are heavy and can create a cloud that moves just a few centimeters above the ground before boing dispersed in the atmosphere.

Gases ejected into the atmosphere can cause acid rain when they meet with condensation or the beginning of rainfall. They can damage crops but also cause headaches, skin and eye irritation. This happens in the vicinity of the erupting volcano. Farther away, the gases get diluted in the ambient air and become far less aggressive.

A lot has been said in the media about the SO2 cloud from the La Palma eruption. It was expected to reach continental Spain and then France, but the risk of health problems or acid rain in these countries is very low. Indeed, the diluted SO2 cloud travels about 5 km above our heads and the only indication that id exists would be a slight veil of mist in the sky.

Lava is still far from the ocean in La Palma. The nearest flow front still has to travel more than two kilometres to reach the coastline. In the early phase of the eruption, some people worried about what would happen if lava entered the sea.

This phenomenon occured several times in Hawaii and the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has repeatedly cautioned people about the hazards of ocean entries. However, local people and tourists often put themselves at risk by approaching the ocean entry too closely.

The white plume produced when lava enters the sea may look harmless, but it is not. The vigorous interaction between very hot (1100°C) lava and cold (25°C) water generates a voluminous white « laze » (short for lava haze) composed of condensed seawater steam laced with hydrochloric acid and tiny shards of volcanic glass.

This laze is formed as hot lava boils seawater to dryness. The process leads to a series of chemical reactions that result in the formation of a billowing white cloud that visitors should avoid as it can cause skin and eye irritation and breathing difficulties. Moreover, ocean waves washing over an active entry can send boiling seawater farther inland than expected, scalding anyone in its path. Approaching a lava entry too closely is risky. Based on decades of experience observing ocean entries, HVO advises people to stay 400 m away from where lava enters the sea.

The wind direction should be taken into account. When the wind blows from the sea, it carries the noxious plume inland and it can become a real danger to visitors.

Until now, four deaths on Kilauea have been related to ocean entry hazards.

Source: HVO, INVOLCAN.

Panache de vapeur et de gaz sur le site d’arrivée de la lave dans l’océan à Hawaii

Explosion littorale à Hawaii

(Photos: C. Grandpey)

Mesure et cartographie des gaz sur le Kilauea (Hawaii) // Measuring and mapping gases on Kilauea (Hawaii)

Un nouvel article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) aborde un sujet fort intéressant: la mesure et de la cartographie des émissions de gaz sur le volcan Kilauea. Comme le répétait fort justement Haroun Tazieff, les gaz sont le moteur des éruptions. Leur analyse est donc essentielle pour comprendre comment fonctionne un volcan.

De grandes quantités de gaz volcaniques, tels que le dioxyde de carbone (CO2), le dioxyde de soufre (SO2) et le sulfure d’hydrogène (H2S), sont libérés dans l’atmosphère lors des éruptions volcaniques. Mais même entre les éruptions, de plus petites quantités de ces mêmes gaz continuent de s’échapper du sol et peuvent fournir des indications importantes sur l’état d’un volcan et sur le magma qui sommeille dans les profondeurs de la Terre.

Pour mesurer ces gaz, les scientifiques du HVO doivent d’abord identifier leur provenance. Des études sur le terrain à propos des émissions gazeuses dans la caldeira du Kilauea ont été réalisées dans le passé, mais aucune n’a été effectuée dans la caldeira dans son ensemble. Et aucune étude n’a été entreprise depuis l’éruption de 2018.

Au cours de l’été 2021, les scientifiques du HVO ont donc mené une étude détaillée des gaz sur le plancher et en bordure de la caldeira afin de comprendre la répartition des émissions actuelles. Les résultats seront comparés aux observations précédentes ; si des différences sont détectées, elles peuvent indiquer que le système d’alimentation au sommet du Kilauea s’est modifié en raison des effondrements survenus lors de l’éruption de 2018.

Les mesures de gaz volcaniques peuvent être effectuées à l’aide d’un MultiGAS qui pompe de l’air puis enregistre les concentrations de CO2, SO2 et H2S, plus la vapeur d’eau, en parties par million (ppm). Ces instruments MultiGAS peuvent être installés en permanence dans une zone particulière ou montés à bord d’un drone, en fonction de la zone à analyser et du type de données requises.

Pour la cartographie des gaz dans la caldeira du Kilauea au cours de l’été 2021, deux instruments MultiGAS ont été montés sur des supports dorsaux et les scientifiques du HVO ont parcouru la caldeira dans tous les sens, tout en collectant des données en continu. Leurs itinéraires de marche étaient espacés de 25 à 50 mètres afin de couvrir aussi bien la bordure de la caldeira que tout le plancher, ou bien la zone de blocs d’effondrement de l’éruption de 2018.

Même si ce travail a permis de couvrir tout le plancher de la caldeira, il restait des endroits eux aussi intéressants à analyser. Souvent, les émissions de gaz se concentrent le long de fissures ou de cavités qui permettent au gaz d’accéder facilement à la surface. De tels panaches peuvent être facilement observés dans diverses parties du plancher de la caldeira et dans des zones comme les Sulphur Banks et les Steam Vents dans le parc national. Des panaches comme ceux-ci sont souvent de bons indicateurs des endroits où les concentrations de gaz sont les plus élevées. De plus, au fur et à mesure que les gaz montent vers la surface depuis la chambre magmatique, ils interagissent avec et modifient les roches, entraînant des changements de couleur. Les zones de roches altérées peuvent révéler des émissions de gaz élevées.

Les scientifiques ont également collecté des échantillons de gaz dans des zones présentant des concentrations élevées de CO2 pour des analyses en laboratoire. Une grande seringue en plastique a été utilisée pour prélever l’échantillon qui a ensuite été transféré dans un récipient conçu pour contenir le gaz. La majorité des échantillons ont été prélevés sur les blocs d’effondrement de 2018 mentionnés précédemment car cette zone présente les concentrations les plus élevées de CO2.

Les analyses chimiques des différents isotopes de carbone dans le CO2 contenus dans ces échantillons peuvent fournir des informations sur l’emplacement du magma qui émet ces gaz. Cela permet aussi de savoir s’il s’agit d’un magma juvénile profond qui n’a encore jamais dégazé, ou d’un magma plus ancien qui a déjà été stocké pendant un certain temps dans le système d’alimentation du Kilauea.

La cartographie du plancher de la caldeira est maintenant terminée, mais les parois et le plancher du cratère de l’Halema’uma’u n’ont pas encore été cartographiés. Ils sont le site de nombreux bouches de gaz. Ces zones sont impossibles à parcourir à pied; la prochaine étape consistera donc à utiliser un MultiGAS monté sur drone.

Au final, les scientifiques du HVO produiront une nouvelle carte des émissions de gaz dans la caldeira du Kilauea en utilisant les données collectées au cours de l’été 2021. La carte sera essentielle pour déterminer si les remontées de gaz depuis le magma profond vers la surface ont été modifiées par les effondrements de 2018.

Source : USGS / HVO.

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A new article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) deals with the measuring and mapping of gas emissions on Kilauea Volcano.

Large quantities of volcanic gases, such as carbon dioxide (CO2), sulfur dioxide (SO2), and hydrogen sulfide (H2S), are released into the atmosphere during volcanic eruptions. But even between eruptions, smaller amounts of the same gases continue to escape and can provide important clues about the current state of the volcano and the underlying magma. But to measure them, HVO scientists first must identify where gas is coming from.

Surveys of the gas emissions from the Kilauea caldera have been done in the past but never of the entire caldera at one time. And none had been done yet after the 2018 eruption.

Over the summer of 2021, HVO scientists conducted a detailed gas survey of the caldera floor and rim in order to understand the distribution of current emissions. The results will be compared to previous surveys; if differences are detected, they may indicate that the plumbing system of Kīlauea’s summit has changed because of the 2018 collapses.

Measurements of volcanic gases can be done using a MultiGAS instrument, which pumps in air and then records the concentrations of CO2, SO2, and H2S, plus water vapor, in parts per million (ppm).

These MultiGAS instruments can be permanently stationed at an area of interest, or mounted on a drone, depending on the location and type of data needed.

For the gas mapping in the Kilauea caldera during the summer 2021, two MultiGAS instruments were mounted on backpack frames and HVO scientists walked across and around the caldera while continuously collecting data. Their routes were spaced 25 to 50 metres apart and covered areas of the caldera rim, the caldera floor, and the down-dropped block that collapsed during the 2018 eruption.

Even though the survey covered the whole caldera floor, there were more interesting spots to analyse. Often gas emissions are concentrated along cracks or holes in the ground which provide the gas an easy path to the surface. Visible plumes can be seen in various parts of the caldera floor and at the Haʻakulamanu Sulphur Banks and Steam Vents within the National Park. Visible plumes of gas like this are often good indicators of where the gas concentrations may be elevated.

As gases rise towards the surface from the magma below, they interact with and alter the rocks in the area, resulting in colour changes. Looking for this altered rock is another way to identify areas that may have elevated gas emissions.

The scientists also collected gas samples from areas that had elevated concentrations of CO2 for later laboratory analyses. A large, plastic syringe was used to collect the sample which was then transferred to a foil bag designed for holding gas. The majority of the samples were collected on the down-dropped block, as that area showed the highest concentrations of CO2.

Chemical analyses of the different forms (isotopes) of carbon in the CO2 from these samples can provide information about where the magma that is releasing these gases is located, and whether it is new, deep magma that has never degassed before, or older magma that had already been stored for some time in Kilauea’s plumbing system.

While the caldera floor mapping is now complete, the walls and floor of Halemaʻumaʻu crater have not yet been mapped and are the site of many visible gas vents. These areas are impossible to traverse by foot, so the next step is to use a UAS-mounted MultiGAS to measure gases there..

HVO scientists will produce a new map of gas emissions in the Kilauea caldera using the data collected during the summer 2021. The map will be key to determining if gas pathways from deep magma to the surface were changed by the collapses in 2018.

Source: USGS / HVO.

SulphurBanks

Steam Vents

Emissions de gaz dans le cratère de l’Halema’uma’u en 2011

Photos: C. Grandpey

Record de chaleur hivernale en Nouvelle Zélande // Record winter heat in New Zealand

Les saisons sont inversées dans l’hémisphère sud. L’hiver austral qui vient de se terminer en Nouvelle-Zélande a été le plus chaud jamais enregistré, et les scientifiques affirment que le changement climatique est responsable de cette hausse des températures.

L’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère de Nouvelle-Zélande vient d’annoncer que pendant les trois mois d’été, jusqu’en août, la température moyenne en NZ a été de 9,8°C Celsius. C’est 1,3°C de plus que la moyenne sur le long terme et 0,2°C de plus que le précédent record enregistré en 2020. Les archives météorologiques remontent à 1909, mais la plupart des hivers les plus chauds sont récents.

Les météorologues néo-zélandais ont noté que des vents plus chauds que d’habitude ont soufflé du nord et la température de la mer a été plus chaude. Ils ajoutent que la tendance au réchauffement va de pair avec la concentration de dioxyde de carbone, qui est passée en Nouvelle-Zélande de 320 parties par million il y a 50 ans à environ 412 ppm aujourd’hui.

Les chutes de neige à basse altitude ont été bien inférieures à la moyenne au cours de l’hiver écoulé, car elles ont souvent été remplacées par de la pluie, ce qui pourrait entraîner une baisse du niveau des rivières plus tard dans l’année. En effet, il y aura moins d’eau de fonte, ce qui pourrait avoir un impact sur l’irrigation des cultures.

Il y a également eu davantage d’événements météorologiques extrêmes, notamment de graves inondations en certains endroits et des périodes de sécheresse dans d’autres régions. De tels changements exercent une pression sur les écosystèmes naturels et avec le temps, des espèces seront menacées d’extinction.

Les écologistes néo-zélandais ont déclaré que les gouvernements précédents avaient beaucoup parlé du changement climatique mais n’avaient pas fait grand-chose pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, de bonnes politiques gouvernementales sont désormais en place, notamment un engagement de neutralité carbone d’ici 2050.

Source : presse néo-zélandaise.

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Seasons are inverted in the South Hemisphere. The southern winter that just ended in New Zealand was the warmest ever recorded, and scientists say that climate change is driving temperatures ever higher.

For the three months through August, the average temperature was 9.8°C Celsius, according to New Zealand’s National Institute of Water and Atmospheric Research. That’s 1.3°C above the long-term average and 0.2°C higher than the previous record posted last year. Scientists have been keeping records since 1909, but most of the warmest winters have been recent.

NZ meteorologists have noted that there were more warm winds than usual from the north and warmer sea temperatures. They say the warming trend can be tracked through carbon dioxide concentration, which has increased in New Zealand from 320 parts per million 50 years ago to about 412 parts per million today.

Snowfall at lower elevations was well below average this winter as it was often replaced with rain, which could make for lower river levels later in the year because there will be less snowmelt. That could impact irrigation for farms.

There were also more extreme weather events, including severe flooding in some places and dry spells in others. Such changes are putting pressure on natural ecosystems and over time more species will face extinction.

New Zealand environmentalists say previous governments had talked a lot about climate change but so far done little to curb its emissions. However, there are now good government policies in place, including a pledge to become carbon-neutral by 2050.

Source : New Zealand news media.

Mauvaise nouvelle pour les glaciers néo-zélandais (Photo : C. Grandpey)

Les conclusions alarmistes du dernier rapport du GIEC

Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) vient de publier ses dernières évaluations et prévisions climatiques. Comme on pouvait le prévoir, les nouvelles ne sont pas bonnes ; elles sont même catastrophiques.

La température globale à la surface de la Terre a été supérieure de 1,09°C entre 2011 et 2020 à qu’elle était entre 1850 et 1900, avec une hausse plus importante au niveau des terres (1,59°C) qu’au niveau des océans (0,88°C).

Cette hausse a forcément des conséquences :

Entre 1901 et 2018, le niveau des océans a grimpé de 20 centimètres, plus vite que lors de n’importe quel autre siècle depuis au moins 3 000 ans.

En Arctique, entre 2011 et 2020, l’étendue moyenne de la banquise en Arctique a atteint son plus bas niveau depuis 1850.

La fonte des glaciers a causé un recul de leur surface « sans précédent depuis 2 000 ans ».

La concentration de CO2 dans l’atmosphère est la plus élevée depuis au moins 2 millions d’années. Elle atteignait 414,99 ppm le 5 août 2021, en hausse de 2 ppm par rapport à la même époque en 2020 ! Cette concentration n’a fait qu’augmenter depuis le dernier rapport du GIEC. Elle atteignait en 2019 son plus haut niveau « depuis au moins 2 millions d’années pour le CO2 et depuis au moins 800 000 ans  pour le méthane et le protoxyde d’azote, deux autres gaz à effet de serre.

Le résultat ne s’est pas fait attendre. La capacité du monde à limiter le réchauffement de la planète à +1,5°C par rapport à l’ère pré-industrielle (objectif idéal de l’Accord de Paris) n’est plus à l’ordre du jour. Le rapport du GIEC envisage deux trajectoires de hausse des températures. Si rien n’est fait, elles pourraient augmenter de 2,1°C à 3,5°C d’ici la fin du siècle, ou de 3,3°C à 5,7°C d’après les pires trajectoires, par rapport à la période 1850-1900.

On peut lire dans le dernier rapport du GIEC que les activités humaines sont, « sans équivoque », à l’origine du réchauffement climatique. Elles ont contribué au schéma actuel des précipitations, Elles sont aussi à l’origine du recul des glaciers depuis les années 1990, de la fonte de la banquise en Arctique ou encore du réchauffement de la couche supérieure des océans. La conclusion de ce chapitre est sans appel : « Les activités humaines affectent toutes les composantes du système climatique, certaines d’entre elles réagissant pendant des décennies et des siècles. »

Au moment où les catastrophes se multiplient à travers le monde, les scientifiques écrivent noir sur blanc que nombre de ces événements sont causés par le changement climatique. « Les preuves qui montrent du changement dans des extrêmes comme les vagues de chaleur, les fortes précipitations, les sécheresses et les cyclones tropicaux ont été renforcées depuis » le dernier rapport de 2014.

Ces preuves permettent aujourd’hui d’établir que les extrêmes de chaleur ou encore les fortes précipitations sont plus fréquents et plus intenses depuis les années 1950, à cause du changement climatique.

Après ce bilan et ces perspectives pessimistes, le GIEC présente plusieurs solutions. Il faut d’abord atteindre la neutralité carbone, autrement dit arriver à un équilibre entre les émissions anthropiques et les absorptions de CO2, car « chaque tonne de CO2 émise s’ajoute au réchauffement global ».

Le GIEC aborde ensuite le budget carbone : il s’agit d’une estimation de la quantité de CO2 que l’humanité peut encore émettre avant de dépasser l’objectif des 1,5°C. Le groupe d’experts estime qu’il ne faut pas aller au-delà d’environ 500 gigatonnes de CO2. Ils évoquent enfin la capture de carbone, qui a le « potentiel de retirer du CO2 de l’atmosphère et de le stocker durablement dans des réservoirs ».Ce sont quelques unes des solutions qui seront approfondies dans un autre volet du rapport consacré aux mesures d’atténuation. Sa publication est prévue pour début 2022.

Source : Presse nationale, France Info en particulier.

Que se passera-t-il maintenant ? Nos gouvernants prendront-ils enfin conscience de la gravit é de la situation ? Les larmes de crocodile versées après un tel rapport et l’hypocrisie qui imprègne les pseudo mesures prises ne dureront qu’un temps. Un jour ou l’autre, la situation climatique deviendra intenable et il sera trop tard pour agir.

Dernier relevé des concentrations de CO2 dans l’atmosphère et évolution sur une année (Source: Scripps Institution)