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Santorin (Grèce) sous la menace d’un volcan sous-marin // Santorini (Greece) under threat from an underwater volcano

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai le 15 janvier 2022 a montré à quel point l’éruption d’un volcan sous-marin peut être puissante. Elle a également confirmé que nous en savons très peu sur ces volcans et que davantage d’études devraient être entreprises.
Le Kolumbo est un bon exemple des volcans sous-marins potentiellement dangereux. Il est situé à une dizaine de kilomètres de l’île de Santorin en Grèce. Le volcan, dont le cratère mesure 1,5 km de diamètre, est connu pour ses éruptions explosives. La plus récente a eu lieu en l’an 1650 de notre ère. Quelque 70 personnes et plusieurs animaux ont été tués. Le Kolumbo est situé à la frontière entre deux plaques tectoniques, là où la plaque africaine est en subduction sous la plaque égéenne. Aujourd’hui, le sommet du Kolumbo se trouve à une dizaine de mètres sous le niveau de la mer et la base à environ 500 m de profondeur..
Une nouvelle étude publiée dans la section Geochemistry, Geophysics, Geosystems de l’American Geophysical Union (AGU) a révélé l’existence d’une chambre magmatique sous le Kolumbo, entre 2 et 4 km sous le plancher. A l’aide d’une technologie haute résolution, les chercheurs ont découvert que la chambre magmatique présente une grave menace car elle pourrait produire une éruption hautement explosive, accompagnée d’un tsunami, dans un proche avenir.
Les chercheurs ont détecté un corps magmatique qui s’est développé à un rythme moyen de 4 millions de mètres cubes par an depuis son éruption en 1650. La chambre contient maintenant environ 1,4 kilomètre cube de magma. Ce volume pourrait atteindre environ 2 kilomètres cubes dans les 150 prochaines années, ce qui correspond à la quantité estimée de magma que Kolumbo a éjecté il y a près de 400 ans.
Le volcan est situé sur l’Arc Hellénique. Les volcans de ce type, à la frontière courbe entre des plaques tectoniques convergentes, sont le siège des événements les plus explosifs sur Terre. Le risque dépend de la quantité de magma présente sous un volcan. Les méthodes tomographiques classiques utilisées jusqu’à présent ont une résolution relativement faible et ne donnent qu’une image floue des plus gros corps magmatiques.
L’étude montre également que des réservoirs magmatiques semblables pourraient ne pas avoir été détectés sur d’autres volcans actifs. Le Kolumbo représente une menace sérieuse et un système de surveillance en temps réel serait le bienvenu.
Compte tenu de l’impact sociétal potentiellement élevé d’une éruption explosive du Kolumbo, les auteurs de l’étude conseillent de mettre en place un observatoire permanent avec une surveillance continue de la sismicité,. Cet observatoire assurerait la surveillance de toute activité potentielle et permettrait de prendre les précautions nécessaires pour protéger la population locale.

Source : Magma Chamber Detected Beneath an Arc Volcano With Full-Waveform Inversion of Active-Source Seismic Data – AGU Geochemistry, Geophysics, Geosystems – October 2022, via The Watchers.

A lire aussi : A distinct source and differentiation history for Kolumbo submarine volcano, Santorini volcanic field, Aegean arc – AGU – 2026.

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The eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai on January 15th, 2022 showed how powerful the eruption of underwater volcanoes can be. It also confirmed that we know very little about these volcanoes and that more studies should be undertaken.

Kolumbo is a good example of the potentially dangerous submarine volcanoes. It is located about 10 km from the island of Santorini in Greece. The volcano, with a 1.5-km crater, is known for its explosive eruptions, with the most recent one occurring in 1650 CE. About 70 persons and several animals were killed. The volcano is situated on the boundary between two tectonic plates, where the African plate is subducting beneath the Aegean plate. Today, the summit of Kolumbo lies about 10 meters beneath the surface of the sea while the base is about 500 m deep.

A new study published in AGU’s Geochemistry, Geophysics, Geosystems has revealed the existence of a magma chamber beneath Kolumbo, 2-4 km beneath the seafloor. Using a high-resolution technology, the study found that the magma chamber poses a serious hazard as it could produce a highly explosive, tsunamigenic eruption in the near future.

Researchers were able to detect a body of mobile magma that has been growing at a rate of 4 million cubic meters per year ever since its eruption in 1650. The chamber now holds roughly 1.4 cubic km of magma. It could reach roughly 2 cubic km within the next 150 years, which was the estimated amount of magma Kolumbo ejected nearly 400 years ago.

The volcano is located on the Helleneic Arc. Arc volcanoes, which mark the curved boundaries between converging tectonic plates, host the most explosive events on Earth. The associated hazard depends on how much mobile magma is currently present beneath a volcano. Standard tomographic methods used so far have relatively low resolution and give a blurred picture of only the largest magma bodies.

The study also suggests that similar reservoirs may have gone undetected at other active volcanoes and suggests that Kolumbo poses a serious threat and deserves a real-time monitoring facility.

Given the potentially high societal impact of an explosive eruption at Kolumbo, the authors of the study suggest establishing a permanent observatory involving continuous earthquake monitoring, to ensure that any future activity is closely monitored, and the necessary precautions can be taken to mitigate the risk to the local population.

Source : Magma Chamber Detected Beneath an Arc Volcano With Full-Waveform Inversion of Active-Source Seismic Data – AGU Geochemistry, Geophysics, Geosystems – October 2022, via The Watchers.

A distinct source and differentiation history for Kolumbo submarine volcano, Santorini volcanic field, Aegean arc – AGU – 2026.

 

Source : AGU

Surveillance des volcans sous-marins // Monitoring of underwater volcanoes

Comme je l’ai écrit précédemment, l’éruption du 15 janvier 2022 du volcan sous-marin Hunga Tonga-Ha’apai a été exceptionnelle par sa puissance et son intensité. Aujourd’hui, les scientifiques réalisent qu’elle aura des répercussions pour les centaines de volcans sous-marins qui parsèment les océans de la Terre. Un volcanologue néo-zélandais a déclaré fort justement : « L’éruption du Hunga met en évidence un nouveau type de volcan et de nouvelles menaces sous la surface des océans. »
Très peu de volcans sous-marins font l’objet d’une surveillance digne de ce nom. Parmi eux figure l’Axial, à quelques centaines de kilomètres au large de la côte de l’Oregon et qui est étudié depuis les années 1970. Il ne faudrait pas oublier, non plus, le Kick ’em Jenny près de la Grenade. Ces deux volcans reçoivent régulièrement des missions scientifiques et sont dotés de capteurs qui surveillent leur activité
Le problème est que beaucoup d’autres volcans sous-marins sont situés loin de tout dans des arcs du Pacifique, loin des grandes villes ou des ports où les navires de recherche font escale. Leurs voisins les plus proches sont de petites nations insulaires, comme les Tonga, qui n’ont pas de programmes dédiés à la surveillance volcanique ou sismique. Cela est dû en partie à des problèmes géographiques. Les Tonga, par exemple, sont un alignement d’îles, ce qui n’est pas l’idéal pour trianguler les sources d’ondes sismiques. De plus, le personnel et l’argent font défaut dans ces pays où la population a la taille de celle d’une grande ville américaine. Il existe des solutions à l’échelle internationale, comme le réseau de surveillance sismique de l’USGS, qui offrent une couverture globale et permettent de détecter une activité géologique inhabituelle, mais ces stations sont trop peu nombreuses pour capter l’activité discrète qui précède une éruption sous-marine.
La plupart de ces éruptions n’atteindront jamais la puissance de celle du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, mais l’événement a attiré l’attention sur l’activité de ces volcans. Même si les éruptions du volcan tongien ne se produisent pas souvent, elles ne doivent pas être laissées de côté.
L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a mis en jeu un processus exceptionnellement explosif qui a peu de chance de se reproduire ailleurs. Pendant environ un mois, l’éruption a progressé comme on pouvait s’y attendre. Elle a été d’intensité moyenne, avec des gaz et des cendres. Puis tout a basculé. Les volcanologues pensent que ce changement soudain est le résultat d’au moins deux facteurs. D’une part, il y a eu, en profondeur sous le volcan,le mélange de sources magmatiques de composition chimique légèrement différente. Au fur et à mesure de leur interaction, elles ont produit des gaz qui ont fait augmenter le volume du magma dans son encaissant. Sous cette pression énorme, les roches au-dessus ont commencé à se fracturer, ce qui a permis à l’eau de mer de s’infiltrer. Il s’en est suivi une double explosion très violente qui a expédié d’énormes quantités de matériaux à travers le plancher de la caldeira.
Les deux explosions ont généré de puissants tsunamis. La plus grosse vague est venue plus tard, probablement déclenchée par l’arrivée brutale d’eau dans la cavité d’un kilomètre de profondeur qui s’était soudainement creusée dans le plancher océanique. Ce phénomène a surpris les volcanologues. C’est un nouveau type de menace qui devra être pris en compte sur les autres volcans sous-marins. Auparavant, les scientifiques pensaient que ce type de volcan ne pouvait produire un puissant tsunami que si un côté d’une caldeira s’effondrait.
L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a mis en évidence l’importance et la difficulté de l’étude des volcans sous-marins. Une expédition de cartographie classique implique un grand navire de recherche avec équipage complet, ainsi qu’un sonar multifaisceaux qui cartographie les changements intervenus sur les fonds marins, sans oublier une batterie d’instruments d’échantillonnage d’eau susceptibles de détecter les signes chimiques d’une activité en cours. De plus, placer un bateau au-dessus d’une caldeira potentiellement active présente des risques, pas tellement parce que le volcan peut entrer en éruption, mais parce que les bulles de gaz émises pourraient faire couler un navire.
Les Tonga, qui ont reçu quatre visites scientifiques au cours de l’année écoulée, ne devraient pas recevoir une autre grande mission au cours des prochaines années. Le coût est trop élevé. Il faudra probablement des décennies avant que chaque volcan sous-marin soit surveillé étroitement, même ceux de l’arc des Tonga. C’est dommage car ces expéditions sont l’un des rares moyens dont disposent les scientifiques pour comprendre réellement comment se comportent ces volcans.
Sans de telles expéditions, les scientifiques sont contraints de surveiller les volcans sous-marins à distance. Heureusement, les satellites peuvent repérer les bancs de pierre ponce ainsi que les proliférations d’algues qui sont nourries par les minéraux émis par les volcans. En outre, l’USGS, ainsi que ses homologues australiens, sont en train d’installer autour des Tonga un réseau de capteurs qui peuvent mieux détecter l’activité volcanique. On a une combinaison de stations sismiques avec des capteurs sonores et des webcams qui surveillent les explosions. S’assurer que ce système de surveillance reste opérationnel est un autre défi.
Source : Yahoo Actualités.

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As I put it before, the January 15, 2022 eruption of Hunga Tonga-Ha’apai submarine volcano was exceptional for its power and intensity. Today, scientists realize it has implications for the hundreds of underwater volcanoes dotting the Earth’s oceans. A New Zealand volcanologist aptly said : “The Hunga eruption highlights a new type of volcano, and new types of underwater threats.”

Only a handful of underwater volcanoes have been the site of extensive research. Those include the Axial seamount, which lies a few hundred kilometers off the coast of Oregon and has been studied since the 1970s. One should not forget either Kick ’em Jenny near the Caribbean nation of Grenada. Both receive regular visits from research cruises and are covered with sensors that monitor their activity

The problem is that many more submarine volcanoes are located in remote arcs of the Pacific, far from big cities or ports where research vessels make harbour. Their closest neighbours are small island nations, like Tonga, that do not have dedicated volcano-monitoring programs or much capacity to install seismic monitors. This is in part due to geographical problems. Tonga, for example, is a line of islands, which is not ideal for triangulating the sources of seismic waves. Moreover, staffing and funds can be scarce in countries where the population is similar in size to a large US town. There are international options, like the USGS’ Seismic Monitoring Network, that offer global coverage for unusual geologic activity, but the stations are generally too few and far between to pick up the discreet activity foretelling a coming undersea eruption.

Most of those eruptions are unlikely to match the explosiveness of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, but the event awakened the world to the possibile activity of these volcanoes. Even though eruptiond loke the o,e at the Tongan volcano do not occur often, they should not be neglected.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai involved an unusually explosive process that may not be easily replicated. For about a month, the eruption progressed as expected. It was moderately violent, with gas and ash, but was still manageable. Then everything went sideways. Volcanologists think it was the result of at least two factors, One was the mixing of sources of magma with slightly different chemical compositions deep beneath the volcano. As these interacted, they produced gasses, expanding the volume of the magma within the confines of the rock. Under tremendous pressure, the rocks above began to crack, allowing the cold seawater to seep in. A double massive explosion ensued which blew huge quantities of material out through the top of the caldera.

Both explosions produced big tsunamis. But the biggest wave came later, potentially caused by water flooding into the kilometer-deep hole suddenly dug out of the seafloor. This phenomenon came as a surprise to volcanologists. It isa new type of threat that should be taken into account elsewhere. Previously, scientists thought that this kind of volcano could only really produce a big tsunami if a side of a caldera collapsed.

But the process of understanding the eruption of the Tongan volcano has also highlighted the challenges of studying submarine volcanoes. A typical mapping expedition will involve a large, fully crewed research vessel, equipped with multibeam sonar that maps the seafloor for changes and a battery of water sampling instruments that search for chemical signs of ongoing activity. However, taking a boat over a potentially active caldera is risky, not so much because the volcano might erupt, but because the gas bubbles burbling up might cause a ship to sink.

Even Tonga, which has been visited four times in the past year is not likely to get another big crewed mission in the next few years. The cost is just so high. It would likely take decades to survey every volcano in detail, even just those in the Tongan arc. This is a pity because those expeditions are one of the few ways scientists have to actually see how volcanoes are behaving.

Without such expeditions, scientists have to monitor submarine volcanoes from a distance. Fortunately, satellites can spot pumice rafts as well as algal blooms, which are nurtured by the minerals released by volcanoes. Besides, the USGS, as well as counterparts in Australia, are in the process of installing a network of sensors around Tonga that can better detect volcanic activity, combining seismic stations with sound sensors and webcams that watch for active explosions. Ensuring it stays up and running is another challenge.

Source : Yahoo News.

Source: University of Auckland

Nouvelle crise éruptive du Stromboli (Sicile) // New eruptive crisis at Stromboli (Sicily)

A partir de 14h10 (UTC) le 4 décembre 2022, on a observé un débordement de lave de la zone cratèrique nord du Stromboli (Sicile) en même temps qu’une activité explosive intense dans cette partie du cratère du volcan.

A14:16 il y a eu une explosion plus intense de la zone cratèrique centre-sud.

A partir de 14h28 UTC, de petits effondrements de matériaux ont commencé à être observés le long de la partie supérieure de la Sciara del Fuoco et à 14h31 UTC,
alors que le débordement de lave et l’activité explosive se poursuivaient, on a assisté à l’apparition de plusieurs coulées pyroclastiques, probablement déclenchés par l’effondrement d’une partie de la bordure de la zone cratèrique Nord.

A 15h19, on a observé la formation d’un autre important flux pyroclastique.
Du point de vue sismique, l’amplitude moyenne du tremor volcanique reste dans le niveau moyen-élevé avec une tendance à la hausse.
A noter q’un effondrement de la Sciara del Fuoco a généré une vague d’environ 1,50 mètre. Les sirènes sont entrées en action sur l’île pour alerter la population. Aucun dégât n’est toutefois signalé.

La presse sicilienne fait remarquer que « Ginostra, qui regroupe toute une zone habitée, s’effondre de plus en plus sans qu’aient lieu les interventions nécessaires, même contractées et financées, pour la sécuriser. Quand elle s’effondrera, ce sera une tragédie et toute issue de secours sera exclue y compris le débarcadère. »

Source: INGV, La Sicilia.

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From 2:10 p.m. (UTC) on December 4th, 2022, a lava overflow from the northern crater terrace of Stromboli (Sicily) was observed at the same time as intense explosive activity in this part of the crater.
At 2:16 p.m. there was a more intense explosion from the south-central crater area.
From 2:28 pm, small collapses of material began to be observed along the upper part of the Sciara del Fuoco and at 2:31 pm, as the lava overflow and explosive activity continued, several pyroclastic flows were observed, likely triggered by the collapse of part of the rim of the North Crateric Area.
At 3:19 p.m., another significant pyroclastic flow was observed.
From a seismic point of view, the average amplitude of the volcanic tremor remains in the medium-high levels with an upward trend.
Note that a collapse of the Sciara del Fuoco generated a wave of about 1.50 meters. The sirens came into action on the island to alert the population. However, no damage was reported.
The Sicilian press points out that « Ginostra, which brings together an entire inhabited area, is collapsing more and more without the necessary interventions, even contracted and financed, taking place to secure it. When it collapses, it will be a tragedy and any emergency exit will be excluded, including the landing stage. »

Source: INGV, La Sicilia.

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)