Eruptions volcaniques et réchauffement climatique // Volcanic eruptions and global warming

Il y a quelques jours, mon attention a été attirée par le titre d’un article paru sur le site du magazine GEO : «Pourquoi les fortes éruptions volcaniques sont-elles accentuées par le réchauffement climatique ?»

Même en me creusant les méninges, je n’arrivais pas à comprendre comment des éruptions pouvaient être amplifiées par la réchauffement climatique actuel.

En fait, en lisant l’article, on se rend compte que le contenu ne correspond pas au titre. On nous explique que « le réchauffement climatique va accentuer les conséquences des éruptions volcaniques de grande ampleur, amplifiant le refroidissement temporaire suivant ce type d’événements. » Il ne s’agit donc pas d’un scoop car le phénomène est étudié depuis plusieurs années.

Des chercheurs de l’université de Cambridge expliquent que « les éruptions de grande magnitude auront des effets plus importants à mesure que le climat continuera à se réchauffer. » Les panaches de cendres et de gaz émis par les éruptions volcaniques importantes s’élèveront de plus en plus haut dans l’atmosphère et ils se répandront répandront plus rapidement à la surface du globe. Cela empêchera la lumière du soleil d’atteindre la surface de la Terre, ce qui amplifiera l’effet de refroidissement temporaire survenant après une éruption, comme cela a été observé après celle du Pinatubo (Philippines) en 1991. Le panache éruptif avait alors provoqué une baisse globale de température de 0,5°C en 1992.

En revanche, selon les chercheurs anglais, pour les éruptions moins importantes qui sont les plus fréquentes,, un fort réchauffement climatique réduira de 75% les effets de refroidissement temporaire.

Selon les chercheurs, la fonte des calottes glaciaires devrait par ailleurs augmenter la fréquence et la taille des éruptions volcaniques dans des endroits comme l’Islande. Les scientifiques font référence au « rebond isostatique », mais à ce jour, aucun effet significatif n’a été observé en Islande.

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A few days ago, my attention was drawn to the title of an article that appeared on the website of the GEO magazine: « Why are strong volcanic eruptions accentuated by global warming? »  »
Even racking my brains, I couldn’t understand how eruptions could be magnified by the current global warming.
In fact, reading the article, you realize that the content does not match the title. We are told that “global warming will accentuate the consequences of large-scale volcanic eruptions, amplifying the temporary cooling following this type of event. This is not a scoop because the phenomenon has been studied for several years.
Researchers at Cambridge University explain that « large-scale eruptions will have greater effects as the climate continues to warm. » Plumes of ash and gas emitted by major volcanic eruptions will rise higher and higher in the atmosphere and will spread more rapidly over the surface of the globe. This will prevent sunlight from reaching the surface of the Earth, which will amplify the temporary cooling effect occurring after an eruption, as was observed after that of Pinatubo (Philippines) in 1991. The eruptive plume had then caused an overall temperature drop of 0.5°C in 1992.
On the other hand, according to the English researchers, for the smaller eruptions which are more frequent, a strong global warming will reduce by 75% the effects of temporary cooling.
Melting ice caps are also expected to increase the frequency and size of volcanic eruptions in places like Iceland, the researchers say. Scientists refer to “isostatic rebound”, but to date no significant effect has been observed in Iceland.

Eruption du Pinatubo en 1991 et couche d’aérosols générée par cet événement (Source: Wikipedia et NASA)

Vagues de chaleur et séismes glaciaires // Heatwaves and glacial earthquakes

La vague de chaleur qui a affecté le nord-ouest des Etats Unis et l’ouest du Canada s’est propagée jusqu’en Alaska où un séisme de magnitude M 2,7 provoqué par la fonte des glaciers a été enregistré le 29 juin 2021 à 40 kilomètres à l’est de Juneau, la capitale de l’État.

La température a grimpé jusqu’à 33,3 °C dans certaines parties de l’Alaska. Avec la hausse du mercure, la fonte de la neige et des glaciers provoque souvent des inondations dans la région. Il arrive aussi que l’eau de fonte se retransforme en glace et se dilate, ce qui provoque des contraintes suffisantes pour entraîner une activité sismique. Connu sous le nom de cryoséisme – un type de sismicité non tectonique – l’événement du 29 juin a eu lieu dans le sud-est de l’Etat d’Alaska.

Les scientifiques ont établi un lien entre la fonte des glaciers et une recrudescence de la sismicité dans le cadre d’un phénomène baptisé rebond isostatique. Le substrat rocheux sur lequel reposent les glaciers a tendance à varier en fonction de leur poids relatif, qui diminue naturellement avec leur fonte. Au fur et à mesure que les glaciers se soulèvent, le substrat rocheux sur lequel ils reposent s’élève lui aussi en créant des failles qui peuvent entraîner une augmentation de la fréquence et de l’intensité des séismes. Certains scientifiques pensent que lorsque les glaciers recouvrent des volcans potentiellement actifs, leur fonte et la perte de masse qui s’ensuit pourraient entraîner une augmentation de l’activité volcanique. Cette relation n’a toutefois jamais été prouvée de manière concrète.

Le séisme glaciaire du 29 juin en Alaska a été enregistré à une profondeur d’environ 13 kilomètres et n’avait aucun lien avec un séisme sous-marin de M 4.0 au large des côtes de l’Oregon le 30 juin 2021 à une profondeur de 13 kilomètres.

Outre les conséquences sismiques pour les glaciers, la vague de chaleur dans le nord-ouest du Pacifique a eu un effet dévastateur sur l’environnement. Les câbles électriques ont fondu et il a fallu fermer des écoles. La température au sol dans certaines parties de l’État de Washington a atteint jusqu’à 63 degrés Celsius. De telles conditions constituent non seulement une menace pour la santé publique mais aussi pour les infrastructures essentielles. Ainsi, les routes fondent littéralement et se déforment sous l’effet de la chaleur qui a également mis sous tension le réseau électrique. Les gens se sont précipités sur les climatiseurs pour apporter un peu de fraîcheur dans leurs maisons.

Il est probable que les épisodes de chaleur intense vont devenir de plus en plus fréquents, de sorte que les conséquences vont continuer à devenir problématiques pour les régions du monde habituées à des températures plus fraîches. Le développement des infrastructures va devoir s’adapter afin de mieux faire face aux conditions météorologiques extrêmes qui sont appelées à devenir la nouvelle norme.

Source : médias d’information de l’Alaska.

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The heatwave which has affected the Pacific Northwest has made its way up to Alaska, where a 2.7 magnitude ice quake – the result of seismic activity triggered by melting glaciers – was recorded on June 29th, 2021 40 kilometres east of Juneau, the State’s capital.

Temperatures climbed to as high as 33.3°C in parts of Alaska. As temperatures rise, melting snow and glaciers often cause flooding in the region. Sometimes, the water refreezes and expands so that the ice triggers enough accumulated stress to result in seismic activity. Known as a cryoseism – a non-tectonic seismic event – the 29 June event took place in the Alaska Panhandle.

Scientists have long linked the melting of glaciers to incidences of earthquakes, in a phenomenon called isostatic rebound. The land that the glaciers are situated on tends to shift around according to their relative weight, which naturally lessens as they melt. As the glaciers spring upwards, the land that they sit upon rises, creating faults that can lead to an increase in the frequency and intensity of earthquakes. It has been suggested that when the glaciers cover potentially active volcanoes, the melting of the glaciers and the ensuing loss of mass might lead to increased volcanic activity.However, this relationship has never been clearly proved.

The ice quake in Alaska was recorded at a depth of about 13 kilometres, and was distinct from a separate M 4.0 undersea earthquake hat occurred off the coast of Oregon on June 30th, 2021 at a depth of 13 kilometres.

Beside the seismic consequences for the glaciers, the heatwave had a ruinous effect on the Pacific Northwest’s landscape. Power cables melted and districts were forced to shutter schools. Ground temperatures in parts of Washington State reached as high as 63 degrees Celsius, conditions that pose not only a threat to public health but also to critical infrastructure, with roadways buckling under the staggering heat. The wild heat also stressed the power grid, as people rushed to cool down their homes with air conditioning units.

With climate change likely to become more and more frequent, these types of stresses will continue to plague areas of the world accustomed to cooler temperatures. Infrastructure development will need to adapt in order to better accommodate the extreme weather patterns that are set to become the new abnormal.

Source: Alaska’s news media.

 

Glacier Mendenhall, pas très loin de Juneau (Photo: C. Grandpey)

Un séisme pourrait-il déclencher une éruption sur le Mauna Loa (Hawaii) ? // Could an earthquake trigger an eruption on Mauna Loa (Hawaii)) ?

La relation entre les séismes et les éruptions volcaniques n’a jamais été clairement établie. Lors de ma conférence « Volcans et Risques volcaniques », j’explique que la sismicité est forcément présente lors d’une éruption car il se produit une fracturation des roches lors de l’ascension du magma. L’apparition du tremor éruptif est généralement le signe qu’une éruption est sur le point de commencer et que la lave va percer la surface.

Cependant, lorsqu’un séisme important est enregistré à proximité d’un volcan, cela ne signifie pas forcément que ce volcan va entrer en éruption. Le mont Fuji en est un bon exemple. Après le puissant séisme de Tohoku le 11 mars 2011, on craignait que le mont Fuji entre en éruption. Les volcanologues pensaient que l’événement avait probablement augmenté les contraintes sur le volcan. Certains scientifiques français sont allés jusqu’à dire que le mont Fuji était «dans un état critique». En fait, aucune éruption n’a jamais eu lieu.

Une nouvelle étude* menée par des scientifiques de l’Université de Miami met en lumière les aléas liés au Mauna Loa (Hawaï) et explique qu’un puissant séisme pourrait déclencher une éruption. Les chercheurs ont étudié les mouvements du sol mesurés au travers des données satellitaires du radar interférométrique à synthèse d’ouverture (InSAR) et des stations GPS. Ils ont ainsi obtenu un modèle précis de l’endroit où a eu lieu l’intrusion magmatique et de la façon dont le magma a évolué au fil du temps, ainsi que de l’endroit où les failles se sont déplacées sous les flancs du volcan, sans toutefois générer de séismes.

On peut lire dans l’étude qu’un séisme de magnitude 6 ou plus soulagerait les contraintes liées à l’afflux de magma le long d’une faille subhorizontale sous le flanc ouest du volcan. Ce séisme pourrait déclencher une éruption. On remarquera l’utilisation permanente du conditionnel !

Les chercheurs ont découvert que de 2014 à 2020, un volume de 0,11 km3 de nouveau magma s’est introduit, en formant une espèce de dyke, sous et au sud de la caldeira sommitale, avec la partie supérieure de ce dyke à une profondeur d’environ 3 km.

L’étude nous rappelle qu’il existe sur le Mauna Loa une relation étroite entre les mouvements des flancs du volcan et les éruptions. L’arrivée de nouveau magma a commencé en 2014 après plus de quatre ans de mouvement vers la mer du flanc Est, ce qui a ouvert un espace dans la zone du rift, de sorte que le magma a pu s’y introduire.

Un séisme entraînerait une libération des gaz, un peu comme quand on agite une bouteille d’eau gazeuse. Cette libération des gaz générerait une pression suffisante pour rompre la couche de roche au-dessus du magma.

Cependant, les chercheurs admettent qu’il existe de nombreuses incertitudes concernant le déclenchement d’une éruption. Bien que les contraintes qui s’exercent le long de la faille soient connues, la magnitude du séisme dépendra de la taille de la zone de faille qui se rompra. De plus, on ne possède pas de données satellitaires pour identifier les mouvements de failles avant 2002.

*Reference : « Southward growth of Mauna Loa’s dike-like magma body driven by topographic stress » – Varugu, B., & Amelung, F. – Scientific Reports.

Source: The Watchers.

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The relationship between earthquakes and volcanic eruptions has never been clearly proved. During my conference “Volcanoes and Volcabic Hazards”, I explain that seismicity is recorded during an eruption because rock fracturing occurs during the ascent of magma and the happening of the eruptive tremor is usually a sign that an eruption is about to start with lava appearing at the surface.

However, when a significant earthquake is recorded near a volcano, this does not mean that this volcano is going to erupt. A good example of this is Mount Fuji. After the Tohoku earthquake on March 11th, 2011, it was feared that Mt Fuji might erupt because the earthquake probably increased the pressure on the volcano. Some Frenc scientists went as far as saying thet Mt Fuji was “in a critical state.” Actually, no eruption ever occurred.

A new study* by scientists from the University of Miami (UM) sheds light on the hazards related to Mauna Loa (Hawaii) and has found that a large earthquake could set off an eruption. The researchers studied ground movements measured by Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) satellite data and GPS stations and got a precise model of where magma intruded and how magma changed over time, as well as where faults moved under the flanks, without generating earthquakes.

We can read in the study that “an earthquake of magnitude-6 or greater would relieve the stress imparted by the influx of magma along a sub-horizontal fault under the western flank of the volcano. This earthquake could trigger an eruption.” We can notice that the conditional is used all along the way!

The researchers found that from 2014 to 2020, a total of 0.11 km3 of new magma intruded into a dike-like magma body under and south of the summit caldera, with the upper edge at a depth of about 3 km.

The study reminds us that at Mauna Loa, flank motion and eruptions are inherently related. The influx of new magma started in 2014 after more than four years of seaward motion of the eastern flank, which opened up space in the rift zone for the magma to intrude.

An earthquake would release gases from the magma comparable to shaking a soda bottle, generating additional pressure and buoyancy, sufficient to break the rock above the magma.

However, the researchers admit there are many uncertainties regarding the eruption. Though the stress that was exerted along the fault is known, the magnitude will depend on the size of the fault patch that will rupture. In addition, there are no satellite data available to identify the movements before 2002.

*Reference : « Southward growth of Mauna Loa’s dike-like magma body driven by topographic stress » – Varugu, B., & Amelung, F. – Scientific Reports.

Source: The Watchers.

Les zones de rift sur le Mauna Loa (Source : USGS)

Les « pauses » dans les éruptions du Kilauea (Hawaii) // « Pauses » in the Kilauea eruptions (Hawaii)

Dans une note publiée le 1er juin 2021, j’expliquais que l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (le HVO) jouait sur les mots et refusait d’admettre que l’éruption du Kilauea était terminée, bien qu’aucune activité n’ait été observée depuis le 27 mai 2021. Les dernières mises à jour de l’observatoire indiquent que « le Kilauea n’est plus en éruption. Aucune activité de surface n’a été observée. »

Dans un nouvel article, le HVO nous informe qu' »une fenêtre de trois mois est nécessaire pour définir une « pause » dans une éruption. Cela signifie que nous devrons attendre encore 90 jours (jusqu’au 24 août 2021) pour voir si le HVO admet enfin que l’éruption est terminée… ce dont je ne suis pas sûr !!

Le HVO explique que lorsqu’un intervalle d’activité dure plus de 90 jours, il se transforme généralement (mais pas toujours) en une période de « repos volcanique » beaucoup plus longue qui peut durer plusieurs années, voire plusieurs millénaires. Toute nouvelle activité éruptive devient alors « la prochaine éruption ».

En examinant l’histoire éruptive du Kilauea depuis 1823, la fenêtre d’inactivité de 90 jours a toujours été observée, à une exception près. Une pause d’une durée de trois mois et demi s’est produite lors de l’éruption du Mauna Ulu de 1969 à 1974.

Par la suite, les pauses les plus longues sur le Kilauea ont été enregistrées au cours des trois premières années (1983-1986) de l’éruption du Pu’uO’o, période pendant laquelle 48 séquences éruptives ont été séparées par des pauses qui ont duré de plusieurs jours à plusieurs mois.

L’éruption du Kilauea Iki en 1959 a également connu des pauses de plusieurs heures à plusieurs jours entre les épisodes de fontaine de lave.

Toutes les autres « pauses » pendant les éruptions du Kilauea ont été suivies d’une reprise d’activité un mois ou moins plus tard.

Après une fenêtre d’inactivité de 90 jours lors de l’éruption de 2018, le HVO a décrété que l’éruption était terminée. Le Kilauea est ensuite entré dans une période de repos de 27 mois qui s’est terminée avec l’éruption sommitale dans le cratère de l’Halema’uma’u le 20 décembre 2020.

Source : USGS/HVO.

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In a post published on June 1st, 2021, I explained that the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) was playing with the words and refused to admit that the Kilauea eruption was over, although no activity had been observed since May 27th, 2021. The observatory’s latest updates indicate that “Kilauea Volcano is no longer erupting. No surface activity has been observed.”

In a new article, HVO informs us that “a three-month-long window is useful in defining an eruption “pause,” so that we’ll have to wait 90 days (until August 24th, 2021) to see if HVO finally admits the eruption is over…of which I am not sure!!

Next, HVO explains that when a gap in activity lasts for longer than 90 days, it typically (but not always) becomes a much longer period of volcanic rest and can stretch from years to millennia. Any new eruptive activity thus becomes “the next eruption.”

Reviewing Kilauea’s recorded history since 1823, the 90-day window of inactivity mostly holds true with one exception. A pause lasting 3.5 months occurred during the Mauna Ulu eruption of 1969–74.

The next longest pauses on Kilauea were recorded during the first three years (1983-1986) of the Pu’uO’o eruption where 48, short-lived high-fountain eruptions were separated by variable pauses that lasted days to months.

The Kīlauea Iki eruption in 1959 also had pauses lasting hours to several days between lava fountain episodes.

All other well-documented mid-eruption “pauses” during Kilauea eruptions resumed in a month or less. After a 90-day-window in the 2018 eruption, HVO determined that the eruption was over. Kilauea then entered a 2.25-year-long period of rest that ended with the summit eruption in Halema’uma’u crater that began December 20th, 2020.

Source: USGS / HVO.

Photo : C. Grandpey