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Pavlof (Aléoutiennes / Alaska) : difficulté de la prévision éruptive // Pavlof (Aleutians / Alaska) : Predicting eruptions is not easy

L’Alaska héberge 54 volcans actifs, soit 80% du volcanisme actif aux États-Unis. Avant de nombreuses éruptions récentes, la hausse de la sismicité, l’augmentation du tremor volcanique et/ou des déformations rapides du sol ont été observées par les scientifiques de l’Alaska Volcano Observatory (AVO). Ces précurseurs peuvent aider à prévoir les éruptions volcaniques. Ils sont particulièrement importants en Alaska où les conditions météorologiques peuvent empêcher la détection d’autres précurseurs tels que les émissions de vapeur et de gaz, ou les anomalies thermiques par les satellites et les caméras. Cette détection est importante car elle permet d’informer les pilotes des conditions de vol. Il ne faut pas oublier que le trafic aérien est intense entre l’Amérique et l’Asie dans cette partie du monde.
Différents types de précurseurs peuvent apparaître à l’échelle de mois, de semaines, de jours ou même d’heures avant une éruption. Cependant, de telles indications d’une éruption imminente ne sont pas toujours observables sur tous les volcans d’Alaska. Il suffit de prendre l’exemple du Pavlof pour s’en rendre compte. Le Pavlof (2440 m) est un stratovolcan situé dans l’arc volcanique des Aléoutiennes. Il reste muet et est réticent à donner des indices sur une éruption imminente.
Les éruptions récentes du Pavlof en 2013, 2014 et 2016 n’ont pas montré d’activité sismique préalable, et l’éruption de 2007 n’a montré une activité sismique que quelques heures avant l’événement. Les observations satellitaires du volcan confirment que des éruptions du passé se sont produites sans provoquer de déformation préalable du sol.
L’étude de la lave émise par le Pavlof montre que le magma alimentant les éruptions est stocké à une profondeur de plus de 20 km sous sa surface. Lorsque Pavlof n’est pas en éruption, le magma reste probablement en profondeur tandis que les gaz s’accumulent dans le système de stockage de magma profond. On pense que sous la pression des gaz le magma monte rapidement vers la surface juste avant une éruption du Pavlof. Cette situation rend difficile sur le long terme l’observation des précurseurs tels que l’activité sismique superficielle et la déformation du sol.
Le magma du Pavlof est riche en gaz, ce qui entraîne généralement des éruptions explosives, avec des panaches de cendres qui atteignent les hautes altitudes. Par exemple, des panaches de cendres entre 10 et 17 km de hauteur ont été générés lors d’éruptions du Pavlof en 1986, 2014 et 2016. Ces hauteurs de panaches de cendres correspondent aux altitudes de croisière habituelles des vols commerciaux. Étant donné que l’activité volcanique du Pavlof est fréquente et peut produire des panaches de cendres d’une hauteur importante, le volcan représente un danger majeur pour les 60 000 personnes qui survolent les Aléoutiennes chaque jour. C’est pourquoi les scientifiques de l’AVO surveillent attentivement l’arc en raison des dangers posés à l’aviation par le Pavlof et d’autres volcans actifs de cette région
Actuellement, l’AVO achève un projet de mise à niveau des équipements au sol existants utilisés pour surveiller les volcans des Aléoutiennes afin d’améliorer la capacité des scientifiques de l’Observatoire à prévoir les éruptions. À la suite de récentes améliorations, les scientifiques de l’AVO ont remarqué en juillet 2021 l’apparition d’un tremor volcanique sur le réseau sismique du Pavlof, ce qui indiquait le mouvement du gaz, du magma et d’autres fluides dans le sous-sol. Un mois plus tard, le Pavlof est entré dans une période éruptive qui continue actuellement. La couleur de l’alerte aérienne a été élevée à l’ORANGE, un niveau qui indique une éruption avec émissions de cendres mineures.
Le succès de la prévision de l’éruption actuelle du Pavlof laisse supposer que les améliorations apportées à l’équipement de surveillance au sol à proximité du volcan ont peut-être permis aux scientifiques de l’AVO d’identifier une sismicité qui n’avait peut-être pas pu être détectée lors des éruptions précédentes. Cela montre que les améliorations apportées aux instruments de surveillance au sol sur le Pavlof et sur d’autres volcans des Aléoutiennes donnent aux scientifiques de l’AVO un ensemble d’outils plus efficace pour potentiellement prévoir les éruptions.
Source : HVO/USGS.

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Alaska is home to 54 active volcanoes and accounts for 80% of active volcanism in the United States. Before many recent eruptions in Alaska, increases in the number of earthquakes, the appearance of volcanic tremor, and/or rapid ground displacements were observed. These precursors can help forecast volcanic eruptions. They are particularly important in Alaska, where weather can prevent other visible precursors, such as steam and volcanic gas emissions, and thermal anomalies, from being detected by satellites and cameras. This detection is important to inform pilots of the flying conditions. One should keep in mind that air traffic is intense in that part of the world between America and Asia.

Different types of precursory behaviour can occur on scales of months, weeks, days, or even hours before an eruption. However, such indications of impending eruption are not always observable at all Alaskan volcanoes. Pavlof (2440 m) is a stratovolcano located within the Aleutian volcanic arc. It has remained elusive in yielding clues to impending eruption.

Recent Pavlof eruptions in 2013, 2014 and 2016 haven’t shown precursory earthquake activity, and the 2007 eruption showed only hours of precursory earthquake activity. Further, satellite observations of the volcano show that past eruptions have occurred here without causing precursory ground deformation.

Studies of lavas from past eruptions at Pavlof show that the magma feeding these eruptions is stored deep (greater than 20 km) beneath its surface. When Pavlof isn’t erupting, magma likely remains at depth as gases accumulate within this deep magma storage system. The gas-entrained magma is thought to ascend rapidly to the surface just prior to eruption at Pavlof. This phenomenon complicates the Alaska Volcano Observatory (AVO)’s ability to observe longer-term eruption precursors such as shallow earthquake activity and ground deformation.

The gas-rich nature of magma at Pavlof commonly results in explosive eruptions, creating ash plumes that reach high altitudes. For example, ash plumes between 10 and 17 km high were generated during eruptions at Pavlof in 1986, 2014, and 2016. These ash plume heights fall in line with the typical cruising altitudes of commercial aviation flights. Since volcanic activity at Pavlof occurs frequently and can produce ash plumes of significant height, the volcano poses a major hazard to the 60,000 people that fly over the Aleutian arc each day. This is why AVO scientists carefully monitor the Aleutian arc due to the hazards posed to aviation by Pavlof and other active volcanoes there.

Currently, AVO is completing a project to upgrade existing ground-based equipment used to monitor these volcanoes to improve their ability to forecast volcanic eruptions. Following recent upgrades, in July 2021, AVO scientists noticed the onset of volcanic tremor on Pavlof’s network of seismic instruments indicating the movement of gas, magma, and other fluids in the subsurface. A month later, Pavlof entered a period of eruption that is ongoing and the color code was raised to ORANGE, indicating an eruption with minor ash emissions.

The success in forecasting Pavlof’s current eruption suggests that improvements in the ground-based monitoring equipment near the volcano may have allowed AVO scientists to identify tremor that possibly went undetected in previous eruptions. This shows that improvements made to ground-based monitoring instruments at this and other volcanoes give AVO scientists a stronger set of tools to potentially forecast eruptions.

Source: HVO / USGS.

 

Localisation du Pavlov sur l’arc des Aléoutiennes et séquence éruptive sur le volcan (Source: AVO)

Le volcanisme des Iles Canaries

Alors que l’éruption du Cumbre Vieja se poursuit sans relâche sur l’île de La Palma, on peut se demander pourquoi des volcans sont actifs dans cette région de l’Océan Atlantique.

 

En effet, des éruptions ont eu lieu relativement récemment sur d’autres îles de l’archipel. On se souvient de l’éruption sous-marine à El Hierro en 2011-2012.

 

En remontant dans le temps, on note les éruptions de Teneguia (La Palma) en 1971 ou celle du volcan Chinyero, dans le nord-ouest de Tenerife en 1909.

A Tenerife, le Pico Viejo est entré en éruption du 9 juin au14 septembre 1798. Sur le site, l’événement semble avoir eu lieu hier  (Photo: C. Grandpey).

Toutes ces éruptions sont dues à la situation des Canaries à la verticale d’un point chaud dans l’Océan Atlantique. L’archipel présente une série d’îles approximativement alignées selon un axe ouest-est, et qui se prolonge vers le nord-est par une série de monts sous-marins. L’âge des îles diminue d’est en ouest, avec à l’est les îles et monts sous-marins les plus anciens et à l’ouest les îles plus récentes. Ainsi, Fuerteventura et Lanzarote sont les îles les plus anciennes avec 20,2 millions d’années, tandis qu’El Hierro est la plus jeune avec 1,1 million d’années.

 

Illustration réalisée par Erik-Jan Bosch, 2013

On remarquera que, contrairement à beaucoup de points chauds océaniques comme Hawaii, par exemple, le volcanisme des Canaries ne se limite pas à l’île la plus récente (El Hierro), mais est diffus sur l’ensemble des îles de l’archipel. Certains scientifiques pensent que le phénomène serait dû à la présence d’une cellule de convection dans le manteau terrestre qui entraînerait une partie du magma plus vers l’est, réactivant ainsi les anciennes îles. Ce même magma serait aussi responsable du volcanisme épars au nord-ouest du continent africain jusqu’au sud de l’Espagne.

Même si sa dernière activité n’est pas récente, le Pilón de Azúcar du Teide attire de nombreux volcanophiles. Le Teide est la troisième structure volcanique la plus haute et volumineuse de la planète, derrière le Mauna loa et Mauna kea à Hawaii. Son sommet présente encore de nos jours une activité résiduelle sous forme de fumerolles et de solfatares.

Photos: C & C Grandpey

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)