Étiquette : eruption

Des drones sur le Santiaguito (Guatemala)

En avril, mai et août 2017, en mars 2018 et 2019, et en juillet 2019, j’ai écrit plusieurs notes sur l’utilisation des drones en volcanologie, que ce soit sur le Kilauea ou l’Etna. Ces aéronefs sans pilote  peuvent être utilisés pour surveiller l’activité volcanique, mais aussi pour mesurer les gaz.
L’utilisation des drones en volcanologie vient d’être confirmée par des scientifiques du Centre de recherche allemand pour les géosciences (GFZ Potsdam). Ils ont présenté les résultats d’une série de vols effectués avec des drones dotés de caméras d’imagerie visuelle et thermique au-dessus du Santiaguito au Guatemala. Le volcan est né en 1922 dans la caldeira du Santa Maria, volcan qui est entré en éruption en octobre 1902, la même année que Montagne Pelée en Martinique, tuant environ 6 000 personnes.
Le Santiaguito est actif en quasi permanence depuis 1922. Son complexe de dômes de lave est instable avec des effondrements fréquents générant des coulées pyroclastiques destructrices et des lahars. C’est la raison pour laquelle les chercheurs allemands ont voulu observer le comportement du Dome Caliente qui est actuellement le plus actif. Ce dôme montre deux types de mouvements: d’une part une expansion et une croissance radiales lentes, et d’autre part une extrusion rapide de lave visqueuse. Les deux processus produisent également des systèmes de fractures détectables par les mouvements de surface, et des zones de déformation associées à des anomalies thermiques.
Les scientifiques ont équipé leur drone de différentes caméras et l’ont envoyé au-dessus du cratère à différents intervalles. Ils ont pu ainsi analyser le comportement de la coulée de lave et du dôme en utilisant un type particulier de photographie stéréo avec une précision jamais vue auparavant.
En comparant les données fournies par le drone, les chercheurs ont pu déterminer la vitesse d’écoulement de la lave, modéliser les mouvements du dôme et la température de surface du volcan.
Ces facteurs sont importants dans la prévision des volcans explosifs. Les scientifiques allemands pensent que, grâce aux progrès de la technologie, une observation régulière et systématique des volcans dangereux est aujourd’hui tout à fait réalisable à l’aide des drones.
Deux caméras à bord du drone utilisé sur le Santiaguito ont pris des photos haute définition du dôme, mais aussi réalisé des images thermiques. Elles ont permis d’élaborer des modèles 3D très précis du volcan à l’aide d’un algorithme informatique spécial. Il a également été possible d’acquérir une topographie 3D et un modèle de température du volcan, avec une résolution de quelques centimètres seulement.
Les missions de drones sont très intéressantes d’un point de vue humain et sécuritaire. Ces aéronefs sans pilote réduisent le risque pour les volcanologues car les caméras peuvent être dirigées directement vers les zones dangereuses sans que les scientifiques se trouvent à proximité.
Cependant, le travail à l’aide de drones n’est pas facile. Les modèles 3D obtenus lors des différents vols doivent être positionnés de manière très précise pour pouvoir être comparés. Cela nécessite un travail minutieux mais le jeu en vaut la chandelle car même des mouvements ou des déformations infimes peuvent être immédiatement détectés.
Source: The Watchers, GFZ German Research Centre for Geosciences.

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In April, May and August 2017, in March 2018 and 2019, and in July 2019, I wrote several posts about the use of drones in volcanology, whether on Kilauea or Mt Etna. These Unmanned Aicraft Systems (UAS) can be oused to monitor volcanic activity, but also to measure volcanic gases.

This use of drones in volcanology is confirmed by researchers from the German Research Centre for Geosciences (GFZ Potsdam) who presented results of a series of repeated flights with visual and thermal imaging cameras of Santiaguito volcano in Guatemala. The volcano was born in1922 in the caldera of Santa Maria which erupted in October 1902, the same year as Montagne Pelée in Martinique, killing about 6,000 people.

Santiaguito has been permanently active since 1922. Its lava dome complex is instable with frequent collapses generating destructive pyroclastic flows and lahars. This is the reason why the German researchers wanted to observe the behaviour of the Caliente Dome which is currently the most active. This dome shows two kinds of movements: slow radial expansion and growth, and fast-moving extrusion of viscous lava. Both processes also produce distinctive fracture sets detectable with surface motion, and high strain zones associated with thermal anomalies.

The scientists equipped a drone with different cameras. They flew it over the crater at various intervals, measuring the movements of the lava flow and a lava dome using a specific type of stereo photography with a precision never seen before.

By comparing the data provided by the drone, the scientists were able to determine the flow velocity, movement patterns, and surface temperature of the volcano.

These factors are important for predicting the danger of explosive volcanoes. The German researchers believe that, thanks to the progress of the drone technology, a regular and systematic survey of hazardous volcanoes is quite feasible today.

Two cameras of the drone used on Santiaguito took both high definition and thermal photos. They allowed to work out complete and detailed 3D models using a special computer algorithm. It was also possible to acquire a 3D topography and temperature model of the volcano, with a resolution of only a few centimetres.

Drone missions are very interesting from a human and security point of view. They lessen the risk for volcanologists, as cameras can be flown directly to the dangerous areas without scientists having to be near them.

However, the job is not easy. The 3D models of the various flights must be positioned exactly so that they can be compared. This requires painstaking detail work, but the effort is worth it because even minimal movements become immediately visible.

Source : The Watchers, GFZ German Research Centre for Geosciences.

Photos : C. Grandpey

Les émissions de SO2 du Kilauea pendant l’éruption de 2018 // Kilauea’s SO2 emissions during the 2018 eruption

L’éruption du Kilauea dans la Lower East Rift Zone (LERZ) en 2018 a libéré d’énormes quantités de dioxyde de soufre (SO2) et l’ensemble de l’archipel hawaïen a parfois été envahi par le brouillard volcanique, ou vog.
Pour mesurer les émissions de SO2, les volcanologues utilisent un spectromètre. L’instrument est généralement installé à bord d’un véhicule ou un avion qui passe sous le panache de SO2 et mesure l’absorption de lumière par le gaz. Plus il y a de SO2, moins la lumière ultraviolette (UV) atteint le spectromètre. En 2018, il y avait tellement de SO2 que le spectromètre pouvait à peine détecter cette lumière, ce qui n’a guère facilité les mesures.
Le spectromètre mesure la lumière UV sur une gamme de longueurs d’onde. Normalement, avec de faibles émissions de SO2, on examine les longueurs d’onde où l’absorption de SO2 est importante, ce qui permet de détecter de très faibles quantités de gaz. En 2018, la situation a été beaucoup plus compliquée car aucune lumière UV n’atteignait l’instrument. Les scientifiques du HVO ont alors examiné une partie du spectre UV où l’absorption de SO2 est 500 fois plus faible, de sorte qu’une certaine quantité de lumière UV restait détectable.
Après avoir traité les mesures dans la nouvelle gamme de longueurs d’onde, les données ont révélé que pendant la majeure partie du mois de juin et début juillet 2018, les fractures dans la LERZ ont émis près de 200 000 t / j (tonnes / jour) de SO2. Ce sont les niveaux d’émission les plus élevés jamais mesurés sur le Kilauea avec le spectromètre UV qui a commencé à être utilisé vers la fin des années 1970. Il se peut que les premières fontaines de lave du Pu’uO’o en 1983, et peut-être l’éruption du Mauna Loa en 1984, aient montré des niveaux de SO2 similaires, mais ces mesures ont probablement souffert de la même sous-estimation que les premières mesures effectuées par le HVO en 2018. Elles avaient alors révélé des émissions de 15000 t / j (tonnes / jour). Malheureusement, les données fournies par le spectromètre des années 1980 ne peuvent pas être traitées de la même manière que les données de 2018.
Les scientifiques du HVO estiment que l’éruption de 2018 a émis plus de 10 Mt (mégatonnes, ou millions de tonnes) de SO2 entre mai et début août. Au cours de ces trois mois, le Kilauea a émis cinq fois plus de SO2 que pendant la seule année 2017. Peu d’éruptions récentes sur Terre ont émis autant de SO2, et lorsqu’elles l’ont fait, il s’agissait généralement d’éruptions explosives majeures sur des stratovolcans.
L’éruption fissurale de l’Holuhraun (Islande) en 2014 également émis environ 10 Mt de SO2, mais en 6 mois, et non 3 comme le Kilauea. À titre de comparaison, la plus grande éruption volcanique du siècle dernier, celle du Pinatubo (Philippines) en 1991, n’a émis que deux fois plus de SO2 que celle du Kilauea en 2018, mais de manière explosive en une seule journée.
Depuis la fin de l’éruption de 2018, le Kilauea a émis beaucoup moins de SO2. Fin 2018, les émissions étaient d’environ 30 t / j au sommet et sur le Pu’uO’o, et presque nulles dans la LERZ. Début 2019, le Pu’uO’o a retrouvé des niveaux proches de zéro. Bien que du SO2 se dissolve dans l’eau du lac dans le cratère de l’Halema’uma’u, les niveaux d’émission de SO2 en ce moment sont les plus bas observés sur le Kilauea depuis plus de 30 ans.
Source: USGS / HVO.

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Kilauea’s Lower East Rift Zone (LERZ) eruption in 2018 released huge amounts of sulphur dioxide (SO2) and the whole Hawaiian archipelago was sometimes invaded by the volcanic fog, or vog.

To measure SO2 emission rates, volcanologists use a spectrometer. The instrument is mounted to a vehicle or aircraft, which passes under the SO2 plume and measures the absorption of sunlight by SO2 overhead. The more SO2, the less ultraviolet (UV) light reaches the spectrometer. In 2018, there was so much SO2 that the spectrometer could barely detect any UV light at all, which made it difficult to determine the exact amount of gas overhead.

The spectrometer measures UV light over a range of wavelengths. Normally, with low SO2 emissions, one examines wavelengths where SO2 absorption is significant, which allows to detect even very small amounts of gas. But 2018 was different as nearly no light was reaching the instrument. HVO scientists examined a part of the UV spectrum where SO2 absorption is 500 times weaker, so some UV light would still be detectable.

After re-processing all measurements in the new wavelength range, the data revealed that for much of June and early July of 2018, fissures in the LERZ emitted nearly 200,000 t/d (tonnes/day)of SO2. These are the highest SO2 emission rates measured at Kilauea using the UV spectrometer technique, which began in the late 1970s. Early Pu’uO’o high lava fountains, and perhaps Mauna Loa’s 1984 eruption, may have had similar emission rates, but those measurements likely suffered from the same underestimation as HVO’s initial 2018 analyses which revealed emissions of 15,000 t/d (tonnes/day). Unfortunately, because of older spectrometer technology, data from the 1980s cannot be reprocessed in the same way as 2018 data.

HVO scientists now estimate that the 2018 eruption emitted over 10 Mt (megatonnes, or millions of tonnes) of SO2 between May and early August. In those three months alone, Kilauea emitted five times the SO2 it emitted in the year 2017. Few recent eruptions on Earth have released that much SO2, and when they do, they are generally large explosive eruptions at stratovolcanoes.

Most similar to Kilauea’s eruption was the 2014 Holuhraun fissure eruption in Iceland, which also emitted about 10 Mt of SO2, though in 6 months rather than just 3. For comparison, the largest volcanic eruption of the past century, Mount Pinatubo in the Philippines in 1991, only released about twice the SO2 mass of Kilauea’s 2018 eruption, albeit explosively on a single day.

Since the extremely high emissions in 2018 ended, Kilauea has been releasing far less SO2. By late 2018, SO2 emissions were about 30 t/d at the summit and Pu’uO’o, and near-zero in the LERZ. By early 2019, Pu’uO’o had dropped to near-zero levels as well. Though some additional SO2 is dissolving into the new lake in Halema‘uma‘u Crater, current emission rates are the lowest that have been observed at Kilauea in over 30 years of measurements.

Source: USGS / HVO.

Emissions de SO2 au sommet du Kilauea et sur l’East Rift Zone (Photos : C. Grandpey)

La mare au fond de l’Halema’uma’u (Hawaii) // The water pond at the bottom of Halema’uma’u (Hawaii)

On peut lire ces jours-ci dans la presse américaine plusieurs articles à propos de l’eau qui est apparue au fond du cratère de l’Halema’uma’u après l’éruption du Kilauea en 2018.

Le 12 octobre 2019, j’ai publié une note intitulée « Kilauea : l’eau de l’Halema’uma’u » :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/10/12/kilauea-hawaii-leau-de-lhalemaumau-the-water-in-halemaumau-crater/

Elle résumait une étude réalisée par Matt Patrick et Jim Kauahikaua, deux scientifiques de l’USGS, respectivement géologue et géophysicien au HVO. Illustré de schémas et de photos, le document explique pourquoi cette eau est apparue au fond du cratère, et comment pourrait évoluer la situation.

Depuis le mois d’octobre 2019, l’étendue d’eau au fond de l’Halema’uma’u n’a cessé de croître. D’une profondeur de plus de 35 mètres, elle présente une longueur d’environ 210 mètres pour une largeur d’une centaine de mètres. Sa couleur, verdâtre au début, est maintenant marron sous l’effet des réactions chimiques.

S’agissant de l’avenir de cette mare, il existe plusieurs possibilités. Dans un premier scénario, on peut imaginer que le magma remonte rapidement le long du conduit d’alimentation et entre en contact avec l’eau, ce qui ne manquerait pas de créer une situation explosive. Dans un deuxième scénario, le fond du cratère pourrait s’effondrer et laisser s’évacuer toute l’eau vers une zone très chaude où elle se transformerait rapidement en vapeur. En conclusion, si une éruption explosive reste possible, les scientifiques du HVO pensent que la prochaine éruption pourrait aussi se déclencher lentement et toute l’eau pourrait s’évaporer.

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One can read these days several articles in the American press about the pool of water that appeared at the bottom of Halema’uma’u crater after the eruption of Kilauea in 2018.
On October 12th, 2019, I published a note entitled « Kilauea: the water in Halema’uma’u Crater »:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/10/10/12/kilauea-hawaii-leau-de-lhalemaumau-the-water-in-halemaumau-crater/

It summarized a study by Matt Patrick and Jim Kauahikaua, two USGS scientists, respectively ageologist and a geophysicist at HVO. Illustrated with diagrams and photos, the document explains why this water appeared at the bottom of the crater, and how the situation could evolve.
Since October 2019, the body of water at the bottom of Halema’uma’u crater has grown steadily. With a depth of more than 35 meters, it has a length of about 210 metres and a width of a hundred metres. Its colour, greenish at first, is now brown under the effect of chemical reactions.

As far as the future of the water pond is concerned, there are several possibilities. In one case, magma could rise quickly up the conduit and intersect with the water, which would inevitably cause an explosive situation. In the second scenario, the crater floor could collapse and drop all of the water down to a zone where it would be quickly heated into steam. In short, if an explosive eruption remains possible for Kilauea, HVO scientists think the next eruption could also happen slowly and all the water could evaporate.

Crédit photo : USGS / HVO

18 mai 1980, le jour où le Mont St Helens a explosé (2ème partie) // May 18th, 1980, the day when Mount St Helens exploded (part 2)

Comme je l’ai écrit dans ma note du 28 avril 2020 consacrée à l’éruption du Mont St Helens en 1980, un renflement impressionnant est apparu dès le début du mois d’avril sur le flanc nord du volcan. En une semaine, le cratère avait atteint environ 400 m de diamètre et deux systèmes de fractures impressionnantes cisaillaient toute la zone sommitale. Des épisodes éruptifs se produisaient à raison d’un événement en moyenne en mars et environ un par jour le 22 avril 1980, lorsque prit fin la première période d’activité.

Crédit photo : USGS

De petites séquences éruptives ont repris le 7 mai et se sont poursuivies jusqu’au 17 de ce mois. À ce moment-là, plus de 10 000 séismes avaient été enregistrés sur le volcan et le flanc nord avait gonflé d’environ 140 mètres pour former un renflement proéminent. Dès le début de l’éruption, le renflement a progressé plus ou moins horizontalement, à raison d’environ 2 mètres par jour. Il était clair du magma s’élevait à l’intérieur du volcan. En fait, sous le renflement visible en surface se cachait un cryptodôme, autrement dit une intrusion magmatique qui n’avait pas encore percé la surface.

Sans signes précurseurs, un séisme de magnitude M 5,1 a secoué le volcan à 8 h 32 le 18 mai 1980 et s’est accompagné d’une série rapide d’événements. En même temps que le séisme, le renflement sur le flanc nord et le sommet du volcan ont glissé pour donner naissance à un énorme glissement de terrain d’une taille encore jamais observée sur Terre. Un petit panache éruptif sombre et riche en cendre est apparu directement à la base de l’escarpement formé par l’avalanche de débris, tandis qu’un autre s’échappait du cratère sommital et montait jusqu’à environ 200 m de hauteur. Une partie de l’avalanche de débris s’est dirigée vers les crêtes au nord, mais la plus grande partie s’est dirigée vers l’ouest et s’est engagée sur 23 km dans la vallée de la North Fork Toutle River où elle a déposé des hummocks, reliefs de plusieurs dizaines de mètres de hauteur, que l’on peut encore observer aujourd’hui. Le volume de matériaux transportés par les avalanches est estimé à environ 2,5 km3.

Crédit photo : USGS

Photo : C. Grandpey

 Le glissement de terrain a fait disparaître le flanc nord du Mont St. Helens, y compris une partie du cryptodôme qui s’était formé à l’intérieur du volcan. La disparition du cryptodôme a entraîné une dépressurisation soudaine du système magmatique et déclenché un blast – de puissantes éruptions latérales – qui a arraché la partie supérieure du cône sur 300 mètres de hauteur. Lorsque ce blast a dépassé l’avalanche de débris mentionnée précédemment; il a accéléré pour atteindre une vitesse d’au moins 480 kilomètres à l’heure. En quelques minutes, un nuage éruptif a commencé à s’élever de l’ancien cratère sommital et a atteint en moins de 15 minutes une hauteur de plus de 24 km.

Crédit photo : USGS

Le blast a dévasté une zone sur près de 30 km d’ouest en est et sur plus de 20 km au nord de l’ancien sommet. Dans une zone s’étendant à une dizaine de kilomètres du sommet, il ne restait pratiquement plus d’arbres de ce qui était autrefois une belle forêt dense. Juste au-delà de cette zone, tous les arbres sur pied ont été projetés au sol, brisés comme des allumettes. A la limite extérieure de l’éruption, les arbres ont été complètement brûlés sur pied. La zone dévastée de 600 km2 a été recouverte d’un dépôt de matériaux chauds propulsés par l’explosion.

Troncs d’arbres sur le Spirit Lake

(Photos : C. Grandpey)

En disparaissant, le cryptodôme et le flanc du volcan ont mis à l’air libre le conduit d’alimentation du Mont St. Helens, entraînant une énorme libération de pression. Cette brutale dépressurisation dans le conduit éruptif a permis au magma de se précipiter vers l’extérieur. Moins d’une heure après le début de l’éruption, la dépressurisation dans le conduit éruptif a déclenché une éruption plinienne qui a envoyé un énorme panache de tephra dans l’atmosphère. Des coulées pyroclastiques en provenance du cratère ont dévalé la pente du volcan  à 80 – 130 km / h et se sont propagées jusqu’à 8 km au nord.
Cette phase plinienne s’est poursuivie pendant 9 heures, avec une très haute colonne étuptive, de nombreuses coulées pyroclastiques et des retombées de cendres dans les zones sous le vent. À la fin de la phase plinienne, un nouvel amphithéâtre de 1,9 x 2,9 km, orienté vers le nord, était apparu au sommet du volcan.

Crédit photo : USGS

Au cours de la journée, les vents dominants ont emporté la cendre vers l’est, à travers les Etats-Unis. Une obscurité totale a envahi Spokane,  dans l’Etat de Washington, à 400 km du volcan. Des retombées de cendres importantes ont été observées jusque dans le centre du Montana, avant d’atteindre les grandes plaines du centre des États-Unis, à plus de 1 500 km. Le nuage de cendres a traversé les États-Unis en trois jours et a fait le tour de la Terre en 15 jours.
Source: USGS.

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As I put it in my post of 28 April 2020, an impressive bulge had appeared on the north flank of Mount St Helens. Within a week the crater had grown to about 400 m in diameter and two giant crack systems crossed the entire summit area. Eruptions occurred on average from about 1 per hour in March to about 1 per day by April 22nd, 1980 when the first period of activity ceased.

Small eruptions resumed on May 7th and continued to May 17th. By that time, more than 10,000 earthquakes had shaken the volcano and the north flank had grown outward about 140 m to form a prominent bulge. From the start of the eruption, the bulge grew outward, nearly horizontally, at consistent rates of about 2 metres per day. It was clear that magma had risen high into the volcano. In fact, beneath the superficial bulge was a cryptodome that had intruded into the volcano’s edifice, but had yet to erupt on the surface.

With no immediate precursors, a magnitude M 5.1 earthquake occurred at 8:32 a.m. on May 18th, 1980 and was accompanied by a rapid series of events. At the same time as the earthquake, the volcano’s northern bulge and summit slid away as a huge landslide. A small, dark, ash-rich eruption plume rose directly from the base of the debris avalanche scarp, and another from the summit crater rose to about 200 m high. The debris avalanche swept around and up ridges to the north, but most of it turned westward as far as 23 km down the valley of the North Fork Toutle River and formed a hummocky deposit. The total avalanche volume is about 2.5 km3.

The landslide removed Mount St. Helens’ northern flank, including part of the cryptodome that had grown inside the volcano. The removal odf the cryptodome resulted in immediate depressurization of the volcano’s magmatic system and triggered powerful eruptions that blasted laterally and removed the upper 300 m of the cone. As this lateral blast of hot material overtook the debris avalanche; it accelerated to at least 480 kilometres per hour. Within a few minutes, an eruption cloud of blast tephra began to rise from the former summit crater. Within less than 15 minutes it had reached a height of more than 24 km.

The lateral blast devastated an area nearly 30 km from west to east and more than 20 km northward from the former summit. In an inner zone extending nearly 10 km from the summit, virtually no trees remained of what was once dense forest. Just beyond this area, all standing trees were blown to the ground, and at the blast’s outer limit, the remaining trees were thoroughly seared. The 600 km2 devastated area was blanketed by a deposit of hot debris carried by the blast.

Removal of the cryptodome and flank exposed the conduit of Mount St. Helens, resulting in a release of pressure on the top of the volcano’s plumbing system. This caused a depressurization wave to propagate down the conduit to the volcano’s magma storage region, allowing the pent-up magma to expand upward toward the vent opening. Less than an hour after the start of the eruption, this loss of conduit pressure initiated a Plinian eruption that sent a massive tephra plume high into the atmosphere. Pyroclastic flows poured out of the crater at 80 – 130 km/hr and spread as far as 8 km  to the north.

The Plinian phase continued for 9 hours producing a high eruption column, numerous pyroclastic flows, and ashfall downwind of the eruption. When the Plinian phase was over, a new northward opening summit amphitheater 1.9 x 2.9 km across was revealed

Over the course of the day, prevailing winds blew the ash eastward across the United States and caused complete darkness in Spokane, Washington, 400 km from the volcano. Major ashfalls occurred as far away as central Montana, and ash fell as far eastward as the Great Plains of the Central United States, more than 1,500 km away. The ash cloud spread across the U.S. in three days and circled the Earth in 15 days.

Source : USGS.

Le Mont St Helens aujourd’hui (Photos : C. Grandpey)