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Des digues de terre pour dévier la lave // Earth dykes to deflect lava

Avec les dernières éruptions du 18 décembre 2023 et du 14 janvier 2024 sur la péninsule de Reykjanes, au sud-ouest de leur pays, les Islandais ont compris que les coulées de lave pouvaient menacer, voire détruire les infrastructures essentielles et les zones habitées. C’est la raison pour laquelle ils travaillent 24 heures sur 24 pour construire d’impressionnantes digues de terre pour essayer de de protéger la centrale vitale de Svartsengi et le port de pêche de Grindavik, et les mettre ainsi à l’abri des coulées de lave.

Les scientifiques expliquent que les six systèmes volcaniques de la péninsule, restés en sommeil pendant près de 800 ans, pourraient être de nouveau actifs pendant trois siècles, faisant planer une menace réelle sur 30 000 personnes, soit près de 8 % de la population totale du pays. Cinq éruptions ont déjà eu lieu depuis 2021.
Face au risque d’une éventuelle nouvelle activité volcanique, les autorités ont commencé, en novembre 2023, à construire des remparts de terre autour de la centrale géothermique de Svartsengi. Près de 100 bulldozers, excavatrices et camions travaillent sans relâche autour de la centrale. Au total, quelque 560 000 mètres cubes de matériaux – graviers et lave solidifiée – seront utilisés pour protéger la structure.

Bulldozer à l’oeuvre près de la centrale de Svartsengi (Crédit photo : Iceland Review)

Le but des digues est de détourner la lave, non de l’arrêter, et de forcer la coulée à progresser le long de ces barrières de terre. Essayer d’arrêter la lave ne sert à rien ; certes, ça l’arrêtera momentanément, mais elle finira par franchir ces obstacles
La construction de remparts a également commencé autour de Grindavik où vivent près de 4 000 habitants, évacués le 10 novembre 2023, un mois avant l’éruption du 18 décembre. Lorsque la dernière éruption a débuté le 18 janvier 2024, la première barrière de terre s’est avérée efficace pour éloigner la lave de Grindavik. Toutefois, lorsque des fissures se sont ouvertes à la périphérie de la ville, au-delà des digues de terre, la lave a détruit trois maisons. .

 

Les digues de terre (au premier plan) n’ont rien pu faire contre l’ouverture d’une nouvelle fissure aux abords de Grindavik (image webcam)

Les plus grandes digues mesurent environ 40 mètres de large à la base, entre huit et dix mètres de hauteur et quatre mètres de large au sommet. Il faudra probablement six semaines pour terminer le demi-cercle de sept kilomètres autour de Grindavik. Cela nécessitera environ deux fois plus de matériaux que pour la centrale de Svartsengi.
Ce n’est pas la première fois que des digues de terre sont érigées dans des régions sous la menace de volcans actifs. Des digues ou des remparts similaires ont déjà été tentés en Italie, à Hawaï et en Islande pour se protéger de la lave, mais à plus petite échelle.

Lors de l’éruption de l’Etna (Sicile) de 1991 à 1994, une digue de terre de 234 mètres de long et 21 mètres de haut a été construite dans le Val Calanna pour tenter d’empêcher la lave de devenir une menace pour la ville de Zafferana Etnea. La lave a été retenue pendant environ un mois avant de finalement déborder de la structure. La leçon a été tirée par les Islandais qui construisent désormais les digues différemment.

Edification d’une digue de terre sur l’Etna en 1991 (Crédit photo : Salvatore Caffo)

Les Islandais ont tenté pour la première fois de freiner la lave sur l’île de Heimaey (îles Vestmann) lorsqu’en 1973 une éruption a détruit la ville de Vestmannaeyjar, obligeant toute sa population à partir.
Depuis cette époque, d’autres éruptions ont eu lieu en Islande, mais généralement loin des villes et des infrastructures critiques. Lorsque l’activité volcanique a commencé sur la péninsule de Reykjanes en 2021, les Islandais ont essayé de construire un rempart de terre afin d’essayer d’éloigner la coulée de lave qui semblait déjà menacer Grindavik. Heureusement, la lave s’est arrêtée avant d’atteindre la digue.

Digue de terre dans la Meradalir en 2022 (Photo: C. Grandpey)

Les premières tentatives ont permis aux Islandais de se rendre compte que les barrières de terre étaient efficaces. Ils ont pu acquérir une technique pour les construire. La Protection civile enterre également les canalisations d’eau chaude plus profondément sous terre et surélève les lignes électriques et de télécommunications pour les protéger. Des tentatives sont également faites pour isoler les tuyauteries et les câbles électriques afin de les protéger de la lave à haute température.
Les Islandais sont habitués à vivre avec les volcans qui ont façonné de magnifiques paysages dans leur pays. Les geysers et les sources d’eau chaude attirent des foules de touristes, mais les volcans peuvent devenir un problème lorsqu’ils entrent en éruption au mauvais endroit. Le ministre islandais des Infrastructures a déclaré : « Il ne faut pas oublier que notre énergie géothermique verte, nos superbes attractions touristiques et notre bien-être proviennent de la puissance des volcans. Parfois, c’est une bonne chose et les gens en profitent, mais parfois les volcans peuvent devenir une menace. »
Source  : Adapté d’un article paru dans Yahoo Actualités.

Dans une note publiée le 18 janvier 2024, j’ai abordé le sujet du détournement des coulées de lave, en expliquant que cette technique présentait des limites :

Le détournement des coulées de lave et ses limites // The diversion of lava flows and its limits

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With the past eruption of December 18th, 2023 and January 14th, 2024, Icelanders have understood yhat lava flows are able to threaten and even destry essential infrastructure and residential areas. This is the reason why they are working round-the-clock to build impressive dykes to protect the vital Svartsengi power plant and the fishing port of Grindavik from lava flows on Iceland’s southwestern Reykjanes Peninsula where volcanic activity had been dormant for nearly 800 years.

Scientists explain that the six volcanic systems on the peninsula might be active for up to three centuries, with a real threat to 30,000 people, nearly 8% of the country’s total population. Five eruptions have already occurred since 2021.

With the risk of possible new volcanic activity, authorities in November 2023 began building defence walls around the Svartsengi geothermal power plant. Since then, nearly 100 bulldozers, excavators and haul trucks have been working nonstop around the plant. In total, some 560,000 cubic meters of gravel and solidified lava rock will be used to protect the structure

The aim of the dykes is to divert the lava, not to stop it, and to force the flow to move forward beside the barriers. Trying to stop the lava is of no use ; it will stop it, the lava will eventually go over the barriers.

Construction of defence barriers has also started around Grindavik, home to nearly 4,000 residents who were evacuated on November 10th 2023, one moth before the December 18th eruption. When the last eruption started on January 18th, 2024, the first barrier proved effective in diverting lava away from Grindavik but when fissures opened on the outskirts of the town, beyond the barriers, lava destroyed three houses. .

The biggest barriers are about 40 metres wide, between eight and ten metres high, and four meters wide at the top. Finishing the seven-kilometre half circle around Grindavik is expected to take six weeks. It will take roughly twice as much material as was needed at Svartsengi.

This is not the first time earthen barriers have been erected in regions with active volcanoes. Similar dykes or embankments have already been attempted in Italy, Hawaii and Iceland to protect from lava but on a smaller scale. During the 1991-1994 eruption of Mount Etna (Sicily), a 234-metres long and 21-metres high barrier was constructed in Val Calanna to try and prevent lava from travelling farther downslope and become a threat to Zafferana Etnea. The lava was held back for approximately one month before it eventually flowed over the structure. The lesson was drawn by Icelander who are now building the dykes differently.

Icelanders first attempted building defence walls on the island of Heimaey (Vestmann Islands) when a 1973 eruption ravaged the town of Vestmannaeyjar, forcing its entire population to evacuate.

Other eruptions have struck Iceland since, but usually away from towns and critical infrastructure. When volcanic activity began on the Reykjanes peninsula in 2021, attempts at building a defence were made, in order to try to steer the lava flow away from one area that would eventually lead to Grindavik, Fortunately, the lava stopped before reaching the barrier.

The first attempts allowed Icelanders to realise that the barriers are working, so now they know more about how to build them and how to use them. The Department for Civil Protection is also digging hot water pipelines deeper underground and lifting power and telecom lines higher to protect them. Attempts are also being made to insulate overland pipelines and power cables from hot lava.

Icelanders are used to living with volcanoes which have shped wonderful landscapes in their country. Geysers and hot water springs draw crowds of tourists, but volcanes can become a problem when they erupt in the wrong places. Said Iceland’s Minister of Infrastructure : « We must remember that our green geothermal energy, amazing tourist attractions and well-being in Iceland come from the power of the volcanoes. Sometimes it is good and a benefit to the people, but sometimes it is threatening us. »

Source : Adapted from an article in Yahoo News.

In a post published on January 18th, 2024, I addressed the subject of diverting lava flows, explaining that this technique had limitations:

Le détournement des coulées de lave et ses limites // The diversion of lava flows and its limits

Tentative de détournement de lave sur le Mauna Loa (Hawaii) [2ème partie] // Attempt to divert lava on Mauna Loa (Hawaii) [Part 2]

Quelques heures après le largage des bombes le 27 décembre 1935, Jaggar déclara à la radio  que l’opération était un succès. Il a précisé: «Notre but n’était pas d’arrêter la coulée de lave, mais de la bloquer à la source pour qu’elle prenne une nouvelle trajectoire.»
La coulée de Humu’ula a ralenti, mais elle a continué de progresser et, à 10 heures du matin, le samedi 28 décembre 1935, la lave s’est dirigée vers le nord-est et a pénétré dans la Hilo Forest Reserve, à 30 kilomètres de Hilo Bay. Les incendies allumés par la lave étaient visibles depuis Hilo et constituaient une menace pour l’approvisionnement en eau de la ville. Le samedi en fin d’après-midi, Jaggar a fait état du ralentissement de la coulée, mais sans ajouter que c’était grâce au bombardement de la veille. La coulée de lave s’est arrêtée pendant la nuit mais a repris sa marche en avant le dimanche soir et a continué de progresser.
Le 2 janvier 1936, la coulée de Humu’ula n’avançait plus, mais les gaz continuaient de s’échapper de bouches dans la zone de rift nord-est.
Jaggar était convaincu que le largage des bombes bombe « avait contribué à précipiter la fin de la coulée ». Il a déclaré que « dans un processus naturel, la lave ne cesserait pas d’avancer aussi soudainement. »
À la fin de l’été 1939, Jaggar s’est rendu sur le site du bombardement de 1935. « Ce qui frappe dans la zone bombardée, c’est l’existence en amont de certains orifices percés par les bombes, d’ouvertures dans les tunnels par lesquelles une lave d’aspect pâteux, a émergé pour former un tas, un peu comme un pudding. La destruction du tunnel a refroidi la lave liquide venant de l’amont de telle sorte qu’un barrage s’est formé. Cela confirme la théorie selon laquelle le bombardement a solidifié la lave du tunnel.  […] Avec 12 largages de bombes réussis sur 16 tentatives, il ne fait aucun doute que le bombardement a arrêté la coulée de lave. »

Une reconnaissance sur le terrain à la fin des années 1970 est arrivée à une conclusion différente: « L’examen du site de bombardement n’a montré aucune preuve que ce dernier avait augmenté la viscosité de la lave ; l’arrêt de la coulée de 1935 peu après le bombardement doit être considéré comme une coïncidence.»
Aujourd’hui, en 2020, s’agissant du succès ou de l’échec de l’utilisation d’explosifs pour détourner le cours de la coulée de lave de 1935, le HVO pense que le bombardement a été effectué alors que l’éruption était déjà en train de décliner. Le bombardement n’a pas fait apparaître une nouvelle coulée à la source, comme l’espérait Jaggar au début. La coulée de de Humu’ula n’a pas cessé d’avancer soudainement après le bombardement ; elle s’est arrêtée d’elle-même progressivement au cours de la semaine suivante. [Une conclusion similaire a été avancée sur l’Etna en 1994 après l’introduction d’explosifs dans un tunnel de lave.] La reconnaissance sur le terrain dans les années 1970 n’a pas confirmé l’épaississement de la lave à la sortie du tunnel sous l’effet des bombes, comme l’avait affirmé Jaggar.

S’agissant de la « pointer bomb » de 1935 présente sur le Mauna Loa, le HVO pense qu’il est souhaitable de la laisser intacte à sa place pour rappeler qu’un détournement de lave ne sera probablement pas techniquement, économiquement ou socialement réalisable pour la plupart des futures éruptions à Hawaii. Cette technique reste toutefois une option qui peut être envisagée dans certains situations très particulières

Source: USGS / HVO.

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Hours after bombs were dropped on December 27th, 1935, Jaggar declared the bombing a success on a radio broadcast. He said: “Our purpose was not to stop the lava flow, but to start it all over again at the source so that it will take a new course.”

The Humu‘ula flow slowed but continued to advance, and at 10 a.m. on Saturday, December 28th, 1935, it turned northeast into the Hilo Forest Reserve 30 kilometres from Hilo Bay. Fires ignited by the lava were visible from Hilo and posed a threat to Hilo’s water supply. By late Saturday afternoon, Jaggar reported on the flow’s slowing, but was not yet prepared to say that it was the result of the previous day’s bombing. The flow stopped overnight but resumed its forward movement on Sunday evening and continued to advance.

By January 2nd, 1936, the Humu‘ula flow was declared dead, but gas emissions from the Northeast Rift Zone vents continued.

Jaggar was convinced that the bombing “helped hasten end of the flow.” He said that “in a natural end, the lava would not cease so abruptly.”

In late summer 1939, Jaggar visited the 1935 bombing targets. “A striking feature of the bombed area was the existence upstream from some bomb-holes, of tunnel-openings where pasty lava welled up as a heap or pudding. The smashing of the tunnel had cooled the oncoming liquid so that it dammed itself. This confirmed the theory that the bombing solidified the tunnel lava back into the heart of the mountain. “With 12 hits out of 16, there can be no question whatever that the bombing stopped the flow.”

A field investigation in the late 1970s reached a different conclusion: “Ground examination of the bombing site showed no evidence that the bombing had increased viscosity; the cessation of the 1935 flow soon after the bombing must be considered a coincidence.”

Today, in 2020, regarding the success or failure of using explosives to influence the 1935 lava flow, HVO’s view is that the bombing was carried out as the eruption was already waning. Bombing did not start a new flow at the source as Jaggar originally hoped. The Humu’ula flow did not cease abruptly after the bombing but died slowly over the following week. [A similar conlusion was reached on Mt Etna in 1994 after explosives were dropped in a lava tunnel.] The 1970s investigation confirmed no thickening of vent lava by the bombs as Jaggar claimed.

Back to the 1935 pointer bomb on Mauna Loa, HVO thinks that it might be left intact as a reminder that lava diversion may not be technically, economically, nor socially feasible for most future Hawaiian eruptions, but is an option that could be considered for some situations.

Source: USGS / HVO.

Etna : Préparatifs pour l’introduction de blocs de béton dans un tunnel de lave pendant l’éruption de 1991-1994 (Photo: C. Grandpey)

Tentative de détournement de lave sur le Mauna Loa (Hawaii) [1ère partie] // Attempt to divert lava on Mauna Loa (Hawaii) [Part 1]

Fin février 2020, les médias hawaïens ont fait état de la découverte de deux bombes sur le flanc nord du Mauna Loa, mais sans donner plus de détails. On apprend aujourd’hui que les deux bombes faisaient partie d’un largage par des avions de l’US Army Air Corp sur la coulée de lave Humu’ula le 27 décembre 1935. Selon Jack Lockwood – ancien directeur du HVO, que je salue ici –  20 de ces bombes étaient des « demolition bombs » MK I de 600 livres, chacune chargée de 355 livres de TNT et armée d’un détonateur à retardement d’un dixième de seconde. Les 20 autres étaient des « pointer bombs » qui ne contenaient que de petites charges de poudre noire.
La bombe présentée récemment par les médias est l’une des « pointer bombs ». Thomas A. Jaggar, le fondateur du HVO, a décrit la première fois cette bombe lors d’une inspection de la zone en 1939: «La bombe avait pénétré à travers la fine croûte recouvrant la lave liquide et était intacte, avec son nez bien visible dans un tunnel en dessous. » Cette même bombe a été photographiée en 1977 par Lockwood. Sa photo (voir ci-dessous) a été publiée dans un article paru en 1980 avec cette légende: «Pointer bomb» qui a pénétré la coulée pahoehoe en 1935 le long du chenal. »
Les bombes larguées en décembre 1935 faisaient partie d’une première tentative d’utilisation d’explosifs pour arrêter ou détourner une coulée de lave à Hawaï. La destruction d’un tunnel fait partie des trois techniques de base de détournement d’une coulée. Cependant, le détournement de la lave fait l’objet d’un grand débat à Hawaii ; Quelles sont les chances de succès d’une telle initiative ? A-t-on le droit d’intervenir sur des processus naturels au risque de déplaire à la déesse Pele ?
J’ai écrit le 19 décembre 2017 sur ce blog une note relative au détournement des coulées de lave. Vous le trouverez à cette adresse:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2017/12/19/detournement-des-coulees-de-lave-diversion-of-lava-flows/

Comme je l’explique dans mon article, la première tentative de détournement de la lave a été effectuée par un groupe de citoyens de la ville de Catane (Sicile) en 1669, quand une  importante coulée de lave émise par l’Etna a menacé leur ville. Protégés de la chaleur par les peaux de bêtes, ils ont tenté de briser le tunnel qui alimentait la coulée, éloignant ainsi la lave de Catane. Leur tentative a été brièvement couronnée de succès mais a déclenché le courroux des habitants de la localité voisine de Paterno qui se sont vite rendus compte que la lave ainsi détournée pourrait atteindre leur propre ville. Ils ont alors pourchassé les Catanais. L’ouverture pratiquée dans le tunnel de lave s’est ensuite refermée et la coulée a repris son trajet vers Catane, pour atteindre finalement la ville et la Mer Ionienne.
D’autres tentatives de détournement ont eu lieu, notamment en 1983 sur l’Etna, sans oublier l’arrêt d’une coulée de lave par aspersion d’eau en 1973, sur l’île d’Heimaey en Islande.
À Hawaï, l’utilisation de dynamite pour freiner la progression d’une coulée de lave a été envisagée, mais non essayée, en 1881 alors qu’une éruption du Mauna Loa menaçait Hilo. L’utilisation d’explosifs a été à nouveau discutée en 1929 au moment où la population craignait qu’un essaim sismique sur le Hualalai déclenche une éruption, mais le volcan ne s’est pas manifesté. L’occasion suivante s’est présentée quelques années plus tard.
Suite à une éruption sommitale du Mauna Loa en 1933, Thomas Jaggar avait prévu qu’une éruption latérale se produirait sur le volcan dans les deux ans et pourrait menacer Hilo. Sa prévision s’est vérifiée et le Mauna Loa est entré en éruption à la fin du mois de novembre 1935.
Au cours de la première semaine, la coulée de lave émise dans la zone de rift nord-est du volcan s’est dirigée vers la base du flanc nord avant de se diriger vers l’ouest, loin de Hilo. Le 27 novembre 1935, une nouvelle bouche s’est ouverte plus bas sur le flanc nord, avec une coulée qui s’est dirigée vers le nord jusqu’au pied du Mauna Kea, où la lave s’est accumulée. Un mois après le début de l’éruption de 1935, le lac de lave qui s’était formé à la base du Mauna Kea s’est éventré et a envoyé une coulée vers Hilo. La lave progressait à un rythme inquiétant de 1,5 km par jour.
Au cours des deux années de l’éruption, Jaggar envisagé d’utiliser des explosifs pour freiner la coulée de lave qui présentait une menace pour Hilo. [NDLR: la technique a été utilisée sur l’Etna lors de l’éruption de 1991-1994 pour freiner la coulée qui menaçait Zafferana Etnea]. Il pensait mettre sur pied une expédition terrestre transportant du TNT qui serait introduit à proximité de la bouche éruptive. Au lieu de cela, un ami de Jaggar lui a suggéré que les avions de l’armée pourraient larguer des bombes explosives plus rapidement et avec plus de précision. Jaggar a donc demandé l’aide de Army Air Corp, qui lui a été rapidement accordée. Le 27 décembre 1935, dix bombardiers Keystone B-3 et B-4 ont largué 40 bombes dans deux zones bien ciblées de la coulée de lave de Humu’ula, à moins de 2 km de la bouche éruptive du Mauna Loa.
Source: USGS / HVO.

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In late February 2020, Hawaii media reported on the recent discovery of two bombs on the north flank of Mauna Loa, but details were lacking. We learn today that the two bombs were part of a cluster dropped by US Army Air Corp planes on the Humu’ula lava flow on December 27th, 1935. According to a 1980 study by Jack Lockwood, 20 of them were 600-pound demolition MK I bombs, each loaded with 355 pounds of TNT and armed with a 0.1 second time-delay fuse. The other 20 were “pointer bombs”that contained only small black powder charges.

The device featured in recent media reports is one of the pointer bombs. Dr. Thomas A. Jaggar, HVO’s founder, first described this bomb during a 1939 post-eruption inspection of the area: “The bomb had plunged through a thin crust into liquid lava and was intact, its nose exposed protruding down into a tunnel below.” The same bomb was found and photographed in 1977 by Lockwood. His photo (see below) was published in his 1980 paper with the caption, “‘Pointer bomb’ that penetrated 1935 pahoehoe flow alongside channel.”

The December 1935 bombs were part of the first test of using explosives to stall or divert a lava flow in Hawaii. Destroying a lava conduit to redirect a flow is one of three basic diversion tactics. However, lava diversion is the subject of great debate in Hawaii, with concerns about the success of influencing a lava flow’s progress and whether humans should interfere with natural processes and Pele.

I wrote a post about lava diversion on this blog on December 19th, 2017. You will find it at this address:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2017/12/19/detournement-des-coulees-de-lave-diversion-of-lava-flows/

As I explain in my post, the first known use of lava diversion was by a group of Catania citizens, Sicily, in 1669, when a large lava flow from Mount Etna threatened their town. Protected from the heat by cowhides, they tried to break open the lava conduit that fed the threatening flow, releasing lava into a new path away from Catania. The effort was briefly successful until citizens of nearby Paterno realized that the diverted flow could reach their own city and chased off the Catanians. The hole in the conduit then sealed and the flow toward Catania resumed, ultimately reaching the city and the Ionian Sea.

Other attempts were made, especially in 1983 on Mt Etna, without forgetting the stopping of a lava flow by soraying water on it, in 1973 on the island of Heimaey (Iceland).

In Hawaii, the use of dynamite to disrupt a lava flow was planned, but not tried, in 1881 when a Mauna Loa eruption threatened Hilo. The use of explosives was discussed again in 1929, when residents feared that an earthquake swarm on Hualalai might lead to an eruption of that volcano, but none occurred. The next opportunity came a few years later.

Following a Mauna Loa summit eruption in 1933, Jaggar predicted that a flank eruption would occur on the volcano within two years and might threaten Hilo. His prediction came true as Mauna Loa erupted in late November 1935.

During the first week, the flow moved from the volcano’s Northeast Rift Zone down its north flank and turned west, away from Hilo. But on November 27th, 1935, a new vent opened lower on the north flank and erupted a lava flow that went north to the base of Mauna Kea, where it ponded.

A month after the 1935 eruption began, the lava pond at the base of Mauna Kea breached, sending a flow toward Hilo. This lava flow advanced at an alarming rate of 1.5 km per day.

For the previous two years, Jaggar had talked about using explosives to disrupt a lava flow that might threaten Hilo. [Editor’s note : The technique was used on Mt Etna during the 1991-1994 eruption]. He envisioned a land expedition carrying TNT to near the vent. But a friend of Jaggar’s suggested that Army planes might be able to drop explosive bombs more quickly and accurately. So, Jaggar requested Army Air Corp assistance, which was quickly granted. On December 27th, 1935, ten Keystone B-3 and B-4 biplane bombers delivered 40 bombs to two target areas on the Humu’ula lava flow, both within 2 km of the Mauna Loa vent.

Source : USGS / HVO.

“Pointer bomb” dans la coulée de 1935. (Crédit photo; Jack Lockwood)