La vague de tsunami du Hunga-Tonga Hunga-Ha’apa // The Hunga-Tonga Hunga-Ha’apa tsunami wave

L’éruption du volcan tongien Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en janvier 2022 restera dans les annales. Ce fut l’une des plus puissantes éruptions des dernières décennies et elle a permis aux scientifiques de perfectionner leurs connaissances car ils ont pu recueillir une grande quantité d’informations. J’ai développé cet aspect de l’éruption dans des notes publiées les 24 janvier et 6 mars 2022.

En explosant, le volcan sous-marin a provoqué un tsunami qui s’est propagé rapidement dans tous les océans du globe. La vague s’est propagée à une vitesse record grâce aux ondes de gravité acoustiques générées par l’explosion. Les scientifiques expliquent qu »un phénomène de résonance a permis d’amplifier le tsunami et de faire voyager la vague à une vitesse bien supérieure aux tsunamis classiques.

Une autre particularité de la vague de tsunami est sa hauteur. D’après une étude récente publiée dans la revue Ocean Engineering,, elle aurait atteint une hauteur de 90 mètres à son point de départ, soit environ neuf fois la hauteur du tsunami qui a frappé les côtes du Japon le 11 mars 2011, avec à la clé la catastrophe à la centrale nucléaire de Fukushima. Ce dernier tsunami avait été causé par un très puissant séisme le long des côtes japonaises. Un autre puissant tsunami a également frappé le Chili en 1960. Que ce soit au Japon ou au Chili, la hauteur initiale de la vague a été estimée à une dizaine de mètres, autrement dit rien en comparaison de celle générée lors de l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.

Les tsunamis de 2011 et 1960 ont pourtant été bien plus dévastateurs et meurtriers. Plus de 18.000 personnes ont péri en 2011, alors que le tsunami du Hunga Tonga n’a causé la disparition que de quelques personnes. Les scientifiques prennent en compte plusieurs paramètres pour expliquer cette différence de bilan. Il y a la distance entre la source du tsunami et les terres, la morphologie du plancher océanique et du littoral, mais également d’autres facteurs, comme la fusion de plusieurs vagues, comme cela semble s’être produit en 2011. À l’approche des côtes, une vague de tsunami peut ainsi être soit être atténuée, ou bien amplifiée.

Le volcan Hunga Tonga est situé à environ 70 kilomètres des îles Tonga. C’est probablement cette distance qui a permis d’éviter le pire. La hauteur maximale mesurée sur les côtes a été d’un peu moins d’1,50 mètre, ce qui a tout de même été suffisant pour causer d’importants dégâts.

L’éruption du volcano tongien Hunga Tonga-Hunga Ha’apai et la vague de tsunami qui a suivi montrent la nécessité de développer la surveillance des volcans sous-marins qui est très imparfaite à l’heure actuelle. Comme je le fait souvent remarquer, nous connaissons mieux la surface de la planète Mars que le fond de nos océans. Le récent événement aux Tonga nous rappelle que les volcans sous-marins représentent une menace au moins aussi sérieuse que les puissants séismes. Si le Hunga Tonga avait été situé à proximité des côtes, la situation aurait été dramatique.

Source: Yahoo News, Futura Science.

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The eruption of the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano in January 2022 will go down in history. It was one of the most powerful eruptions of the last decades and it allowed scientists to improve their knowledge because they were able to collect a large amount of information. I developed this aspect of the eruption inposts published on January 24th and March 6th, 2022.
When exploding, the underwater volcano caused a tsunami which spread rapidly in all the oceans of the globe. The wave travelled at record speed thanks to the acoustic gravity waves generated by the explosion. The scientists explain that a resonance phenomenon made it possible to amplify the tsunami and to make the wave travel at a speed much higher than conventional tsunamis.
Another peculiarity of the tsunami wave was its height. According to a recent study published in the journal Ocean Engineering, it probably reached a height of 90 meters at its starting point, about nine times the height of the tsunami that hit the coasts of Japan on March 11th, 2011, with the disaster at the Fukushima nuclear power plant. This last tsunami was caused by a very powerful earthquake along the Japanese coast. Another powerful tsunami also hit Chile in 1960. Whether in Japan or Chile, the initial height of the wave was estimated at ten meters or so, in other words nothing compared to that generated during the eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.
The 2011 and 1960 tsunamis, however, were far more devastating and deadly. More than 18,000 people died in 2011, while the Hunga Tonga tsunami caused the deaths of only a few people. Scientists take into account several parameters to explain this difference in the number of casualties. There is the distance between the source of the tsunami and the land, the morphology of the ocean floor and the coastline, but also other factors, such as the merger of several waves, as it seems to have happened in 2011. When it approaches the coast, a tsunami wave can thus either be attenuated or amplified.
The Hunga Tonga volcano is located about 70 kilometers from the Tonga Islands. It is probably this distance that made it possible to avoid the worst. The maximum height measured on the coast was just under 1.50 meters, which was still sufficient to cause significant damage.
The eruption of the Tongan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano and the tsunami wave that followed show the need to develop monitoring of submarine volcanoes which is very imperfect at present. As I often point out, we know the surface of Mars better than the bottom of our oceans. The recent event in Tonga reminds us that underwater volcanoes pose at least as serious a threat as powerful earthquakes. If Hunga Tonga had been located near the coast, the situation would have been disastrous.
Source: Yahoo News, FuturaScience.

Vue du cratère creusé par l’explosion (Source: Tonga Geological Services)

Nouvelles informations sur l’éruption du Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai // More information on the Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai eruption

Des chercheurs viennent de terminer la cartographie du cratère du Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai, le volcan sous-marin de l’archipel des Tonga qui, le 15 janvier 2022, a produit l’une des plus grandes explosions atmosphériques jamais observées sur Terre. La caldeira mesure maintenant 4 km de large et descend à 850 m sous le niveau de la mer. Avant l’éruption, la base du volcan était à une profondeur d’environ 150m. Le volume de matière émis est estimé à au moins 6,5 km3.
Des scientifiques de l’Université d’Auckland (Nouvelle-Zélande) ont publié un rapport qui analyse le processus éruptif et formule des recommandations pour la résilience future. Là encore, on remarquera que les scientifiques sont capables de décrire l’éruption, mais que personne n’a jamais été en mesure de la prévoir.
Bien qu’il soit peu probable que le Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai (HTHH) produise une éruption semblable avant plusieurs siècles, il ne faudrait pas oublier qu’il existe au moins 10 volcans sous-marins dans cette région du Pacifique sud-ouest. Eux aussi pourraient entrer violemment en éruption sur une échelle de temps plus brève.
L’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère (NIWA) de Nouvelle-Zélande a publié une carte bathymétrique de la zone autour du volcan. Une comparaison avec les cartes de la caldeira, réalisées en 2015 et 2016, donc avant l’éruption, montre des changements majeurs.
En plus d’un approfondissement général de la caldeira, de grosses parties des parois intérieures de la falaise ont disparu, en particulier à l’extrémité sud du cratère. Cependant, le cône du volcan tel qu’il se présente aujourd’hui semble structurellement solide. La caldeira est un peu plus grande en diamètre et un peu moins profonde à cause des effondrements des côtés vers l’intérieur. Le côté nord-est semble un peu mince et fragile; s’il lâchait prise, un tsunami mettrait en danger les îles Ha’apai, mais la structure du volcan semble globalement assez robuste.
Les scientifiques commencent à avoir une bonne idée du processus éruptif. Les très nombreuses données d’observation obtenues le15 janvier montrent que l’événement a connu une surcharge dans la demi-heure après 17h00 (heure locale).
Au fur et à mesure que la caldeira s’est fracturée, l’eau de mer a commencé à interagir avec le magma à haute température qui se décompressait en remontant des profondeurs. Il y a eu des explosions assourdissantes causées par des interactions entre le magma et l’eau à grande échelle.
Les scientifiques néo-zélandais insistent sur l’importance des coulées pyroclastiques au cours de l’éruption. Les nuages de cendres et de roches très denses projetés dans le ciel sont retombés et ont roulé sur les flancs du volcan et sur le fond de l’océan. Ils sont en grande partie à l’origine des vagues de tsunami qui ont déferlé sur les côtes de l’archipel des Tonga. Ces vagues de tsunami atteignaient 18 m de hauteur à Kanokupolu, à l’ouest de Tongatapu (65 km au sud du HTHH) ; 20m de haut sur l’île Nomukeiki (une distance similaire mais au nord-est); 10m de haut sur les îles à des distances supérieures à 85 km du volcan.
Source : Université d’Auckland, NIWA.

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Researchers have just finished mapping the crater of Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai, the underwater Tongan volcano that, on January 15th, 2022, produced one of Earth’s biggest atmospheric explosions. The caldera of the volcano is now 4km wide and drops to a base 850m below sea level. Before the eruption, the base was at a depth of about 150m. The volume of material ejected by the volcano can thus be estimated at least 6.5 cubic km.

Scientists from the University of Auckland (New Zealand) have issued a report which assesses the eruption and makes recommendations for future resilience. Here again, we can notice that we are able to describe the eruption but nobody was ever able to predict it.

Although Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai (HTHH) is unlikely to give a repeat performance for many hundreds of years, there are at least 10 volcanic seamounts in the wider region of the south-west Pacific that could produce something similar on a shorter timescale.

New Zealand’s National Institute for Water and Atmospheric (NIWA) Research has released a bathymetry map for the area immediately around the volcano. A comparison with pre-eruption maps of the caldera, made in 2016 and 2015, shows the major changes.

In addition to a general deepening, big chunks have been lost from the interior cliff walls, particularly at the southern end of the crater. However, the volcano cone as it stands today looks structurally sound. The caldera is a little bigger in diameter and a little shallower as the sides collapse inwards. The north-eastern side looks a bit thin and if that failed, a tsunami would endanger the Ha’apai islands. But the volcano’s structure looks quite robust.

Scientists are beginning to get a good idea of how the eruption progressed. The wealth of observational data from January 15th suggests the event became supercharged in the half-hour after 17:00 (local time).

As the caldera cracked, seawater was able to interact with decompressing hot magma being drawn up rapidly from depth. There were sonic booms caused by large-scale magma-water interactions.

NZ scientists insist on the significance of pyroclastic flows in the eruption. These thick dense clouds of ash and rock thrown into the sky fell back to roll down the sides of the volcano and along the ocean floor. They caused much of the tsunami wave activity that inundated coastlines across the Tongan archipelago. The tsunami waves were 18m high at Kanokupolu, on western Tongatapu (65km south of HTHH); 20m high on Nomukeiki Island (a similar distance but to the north-east); 10m high on islands at distances greater than 85 km from the volcano.

Source: University of Auckland, NIWA.

Source: Université d’Auckland

Source: Tonga Services

Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai (Tonga): Faut-il s’attendre à d’autres éruptions? // Should we expect more eruptions?

L’éruption du volcan Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai le 15 janvier 2022 a été si violente qu’elle a envoyé des ondes de choc à travers quasiment la moitié du globe terrestre. Le site The Conversation apporte des informations très intéressantes sur l’éruption proprement dite et sur l’histoire de ce volcan.
Le volcan se compose de deux petites îles inhabitées, Hunga-Ha’apai et Hunga-Tonga qui s’élèvent à une centaine de mètres au-dessus du niveau de la mer, à 65 km au nord de la capitale des Tonga, Nuku’alofa. Mais sous la surface de la mer se cache un volcan beaucoup plus imposant, d’environ 1800 m de hauteur et 20 km de largeur.
Le volcan Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai est entré en éruption régulièrement au cours des dernières décennies. Lors des éruptions de 2009 et 2014-2015, il a propulsé d’impressionnantes gerbes cypressoïdes typiques des éruptions phréato-magmatiques. Cependant, ces éruptions étaient mineures et ont été largement éclipsées par les événements de janvier 2022. Si on se réfère à l’histoire du volcan, il semble que la dernière éruption majeure fasse partie d’une série d’événements qui se produisent environ tous les mille ans.
L’éruption de 2014-2015 a créé un cône volcanique qui a réuni les deux anciennes îles Hunga pour créer une île double d’environ 5 km de long.

Source: NASA

Lorsque les scientifiques ont cartographié le plancher océanique en 2016, ils ont découvert une caldeira qui se cache à 150 mètres de profondeur sous la surface de la mer. La caldeira mesure environ 5 km de diamètre.

 

Source: The Conversation

Les éruptions mineures (comme celles de 2009 et 2014-2015) se produisent principalement au bord de la caldeira, mais les très grosses éruptions naissent au coeur de la caldeira proprement dite. Ces grandes éruptions sont si importantes que le sommet de la colonne magmatique s’effondre vers l’intérieur de la caldeira et contribue à son approfondissement.
En étudiant la chimie des éruptions passées, on se rend compte que les éruptions mineures correspondent à la lente recharge du système magmatique et annonce le déclenchement d’un événement majeur.

Les scientifiques ont trouvé des preuves de deux énormes éruptions passées de la caldeira Hunga dans des dépôts sur les anciennes îles. Ils ont comparé les analyses chimiques de ces dépôts à des échantillons de cendres prélevés sur la plus grande île habitée de Tongatapu, à 65 km, puis ont utilisé des datations au Carbone 14; il s’avère que de grandes éruptions se produisent dans la caldeira environ tous les 1000 ans, la dernière ayant eu lieu vers 1100. Il semble donc que l’éruption du 15 janvier 2022 soit en plein dans le cycle des événements majeurs.
Les auteurs de l’article de The Conversation ont tenté de prévoir ce qui pourrait arriver par la suite à Hunga-Ha’apai et Hunga-Tonga. Les deux éruptions du 20 décembre 2021 et du 13 janvier 2022 étaient modérées. Elles ont généré des panaches qui se sont élevés jusqu’à 17 km et ont agrandi l’île double qui était apparue en 2014-2015.
La dernière éruption a montré une autre échelle de grandeur. Le panache de cendres est monté à environ 20 km de hauteur. Il s’est étendu de manière concentrique sur une distance d’environ 130 km par rapport au volcan, créant un panache de 260 km de diamètre. Cela démontre une énorme puissance explosive qui ne peut être expliquée par la seule interaction entre le magma et l’eau de mer. Cela montre que de grandes quantités de magma juvénile chargé de gaz se sont échappées de la caldeira.

Source: Tonga Services

L’éruption a également produit un tsunami à travers les Tonga et les Fidji et Samoa voisins. Les ondes de choc ont parcouru plusieurs milliers de kilomètres, ont été observées depuis l’espace et enregistrées en Nouvelle-Zélande à environ 2000 km.
Tous ces événements laissent supposer que la grande caldeira Hunga a repris du service. Les vagues de tsunami ont probablement été causées par des glissements de terrain sous-marins et des effondrements de la caldeira
Reste à savoir si l’événement du 15 janvier 2022 est le point culminant de l’éruption. Il représente la libération d’une importante pression magmatique, ce qui peut contribuer à stabiliser le système. Cependant, les dépôts géologiques des éruptions précédentes de ce volcan montrent que chacun des épisodes éruptifs millénaires majeurs de la caldeira incluait de nombreux événements explosifs. Il se pourrait donc que la dernière grande éruption ne soit pas un événement isolé et que de nouveaux épisodes majeurs d’activité se produisent pendant plusieurs semaines, voire des années sur le volcan Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai.
Source : The New Zealand Herald, The Conversation.

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The Hunga-Ha’apai and Hunga-Tonga eruption of January 15th, 2022 was so violent that it sent shock waves, quite literally, around half the world. The website The Conversation brings very interesting information about the eruption itself and about the history of this volcano.

The volcano consists of two small uninhabited islands, Hunga-Ha’apai and Hunga-Tonga, rising about 100 m above sea level 65 km north of Tonga’s capital Nuku‘alofa. But hiding below the waves is a massive volcano, around 1800 m high and 20 km wide.

The Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai volcano has erupted regularly over the past few decades. During eruptions in 2009 and 2014-2015, the volcano sent impressive cypressoid sheaves typical of phreato-magmatic eruptions. However, these eruptions were small and dwarfed in scale by the January 2022 events. Looking at the history of the volcano, it looks as if the last eruption is one of the massive explosions the volcano is capable of producing roughly every thousand years.

The 2014-2015 eruption created a volcanic cone, joining the two old Hunga islands to create a combined island about 5km long.

When scientists mapped the sea floor in 2016, they discovered a hidden caldera 150 meters below the waves. The caldera is about 5 km across. Small eruptions (such as in 2009 and 2014-2015) occur mainly at the edge of the caldera, but very big ones come from the caldera itself. These big eruptions are so large the top of the erupting magma collapses inward, deepening the caldera.

Looking at the chemistry of past eruptions, it is thought the small eruptions represent the magma system slowly recharging itself to prepare for a big event.

Scientists found evidence of two huge past eruptions from the Hunga caldera in deposits on the old islands. They matched these chemically to volcanic ash deposits on the largest inhabited island of Tongatapu, 65 km away, and then used radiocarbon dates to show that big caldera eruptions occur about ever 1000 years, with the last one at AD1100. With this knowledge, the eruption on January 15th, 2022 seems to be right on schedule for a major event.

The authors of the article in The Conversation tried to figure out what could happen next at Hunga-Ha’apai and Hunga-Tonga. The two earlier eruptions on December 20th, 2021 and January 13th, 2022 were of moderate size. They produced clouds that rose up to 17 km and added new land to the 2014-2015 combined island.

The latest eruption has stepped up the scale in terms of violence. The ash plume is already about 20 km high. It spread out almost concentrically over a distance of about 130 km from the volcano, creating a plume with a 260 km diameter, before it was distorted by the wind. This demonstrates a huge explosive power which cannot be explained by magma-water interaction alone. It shows instead that large amounts of fresh, gas-charged magma have erupted from the caldera.

The eruption also produced a tsunami throughout Tonga and neighbouring Fiji and Samoa. Shock waves traversed many thousands of kilometres, were seen from space, and recorded in New Zealand some 2000 km away.

All these signs suggest the large Hunga caldera has awoken. The tsunami waves may have been caused by submarine landslides and caldera collapses

It remains unclear if this is the climax of the eruption. It represents a major magma pressure release, which may settle the system. However, the geological deposits from the volcano’s previous eruptions show that each of the 1000-year major caldera eruption episodes involved many separate explosion events. Hence, the last big eruption might not be an isolated event and we could be in for several weeks or even years of major volcanic unrest from the Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai volcano.

Source: The New Zealand Herald, The Conversation.

https://theconversation.com/fr

Une nouvelle approche des éruptions du Stromboli (Sicile) // A new approach to the eruptions of Stromboli (Sicily)

En lisant le journal La Sicilia, on apprend que les scientifiques ont utilisé une nouvelle approche et un nouvel algorithme pour analyser les données de surveillance du Stromboli. Cela a permis de mettre en évidence d’autres signaux et mécanismes possibles à surveiller au cours des phases d’activité du volcan..
Cette nouvelle approche est proposée par une étude intitulée « The 2019 Eruptive Activity at Stromboli Volcano: A Multidisciplinaire Approach to Reveal Hidden Features of the » Unexpected »3 July Paroxysm » [L’activité éruptive du Stromboli en 2019: Approche multidisciplinaire révélant les phénomènes cachés lors du paroxysme « inattendu » du 3 juillet]. L’étude a été récemment publiée dans la revue internationale de MDPI ‘Remote Sensing’.
L’étude, menée par une équipe de chercheurs de l’INGV en collaboration avec le professeur Roberto Scarpa de l’Université de Salerne et avec le professeur Carmelo Ferlito de l’Université de Catane, a été réalisée en analysant a posteriori les signaux qui ont précédé le paroxysme du 3 juillet 2019 sur le Stromboli..
L’un des auteurs de l’étude indique qu’« en observant d’un point de vue nouveau les données qui sont normalement acquises sur le Stromboli par les réseaux de surveillance multiparamétriques, nous avons pu reconstituer la séquence d’activité qui a précédé l’événement du 3 juillet 2019. » En analysant l’ensemble des données disponibles (données géodésiques, satellitaires, caméras, données thermiques et de déformation du sol acquises grâce à des instruments de haute précision), les chercheurs ont découvert de possibles changements dans le comportement du volcan qui pourraient être mis en évidence dans les instants précédant immédiatement la crise paroxystique.
Selon un autre auteur de l’étude, « des paroxysmes comme celui du 3 juillet sont particulièrement dangereux car ils produisent des signaux extrêmement difficiles à interpréter : nombre d’explosions ou d’événements VLP, ou d’événements sismiques à basse fréquence typiques des volcans actifs, qui ne subissent pas une augmentation significative dans les phases précédant un paroxysme. À partir de ces considérations, nous nous sommes concentrés sur certains paramètres spécifiques, tels que les signaux haute fréquence enregistrés par les dilatomètres, capteurs placés dans un forage profond d’environ 200 mètres sous la surface et qui mesurent les plus petites variations de déformations du sol. Nous avons remarqué que ces signaux correspondaient en fait aux signaux VLP enregistrés par les sismographes, mais ils avaient une forme d’onde spécifique qui, avant le 3 juillet, a brusquement changé.»
De plus, les images prises par les caméras de surveillance présentes à Stromboli ont été réanalysées à l’aide d’un algorithme automatique. Ce faisant, les chercheurs ont remarqué une augmentation de l’intensité et de l’énergie des explosions du volcan à partir d’environ un mois avant le paroxysme de début juillet.

Les scientifiques pensent que cette approche et le modèle proposé peuvent être très prometteurs pour le suivi éruptif du Stromboli.

Source: INGV, La Sicilia.

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Reading the newspaper La Sicilia, we learn that scientists have used a new approach and a new algorithm to analyze Stromboli surveillance data. This made it possible to highlight other possible signals and mechanisms to be monitored during the phases of the volcano’s activity.
This new approach is proposed by a study entitled « The 2019 Eruptive Activity at Stromboli Volcano: A Multidisciplinary Approach to Reveal Hidden Features of the » Unexpected « 3 July Paroxysm. » It was recently published in MDPI’s international journal ‘Remote Sensing’.
The study, carried out by a team of INGV researchers in collaboration with Professor Roberto Scarpa from the University of Salerno and with Professor Carmelo Ferlito from the University of Catania, was carried out by analyzing a posteriori the signals that preceded the paroxysm of July 3rd, 2019 on Stromboli.
One of the authors of the study indicates that « by observing from a new point of view the data which are normally acquired on Stromboli by multiparametric monitoring networks, we were able to reconstruct the sequence of activity that preceded the event of July 3rd, 2019.” By analyzing all the available data (geodetic, satellite, cameras, thermal and soil deformation data acquired using high-precision instruments), the researchers discovered possible changes in the behavior of the volcano that could be highlighted in the moments immediately preceding the paroxysmal crisis.
According to another study author, “paroxysms like the one on July 3rd are particularly dangerous because they produce signals that are extremely difficult to interpret: number of explosions or VLP events, or low frequency seismic events typical of active volcanoes, which do not undergo a significant increase in the phases preceding a paroxysm. From these considerations, we focused on some specific parameters, such as the high frequency signals recorded by dilatometers, or sensors placed in a deep borehole about 200 meters below the surface and which measure the smallest variations in soil deformations. We noticed that these signals actually matched the VLP signals recorded by the seismographs, but they had a specific waveform that suddenly changed before July 3rd. ”
In addition, the images taken by the surveillance cameras present at Stromboli were reanalyzed using an automatic algorithm. In doing so, the researchers noticed an increase in the intensity and energy of the volcano’s explosions from about a month before the peak in early July.
Scientists believe that this approach and the proposed model may be very promising for the eruptive monitoring of Stromboli.
Source: INGV, La Sicilia.

L’éruption du 3 juillet 2019 (Crédit photo: ANSA)