Mesure et cartographie des gaz sur le Kilauea (Hawaii) // Measuring and mapping gases on Kilauea (Hawaii)

Un nouvel article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) aborde un sujet fort intéressant: la mesure et de la cartographie des émissions de gaz sur le volcan Kilauea. Comme le répétait fort justement Haroun Tazieff, les gaz sont le moteur des éruptions. Leur analyse est donc essentielle pour comprendre comment fonctionne un volcan.

De grandes quantités de gaz volcaniques, tels que le dioxyde de carbone (CO2), le dioxyde de soufre (SO2) et le sulfure d’hydrogène (H2S), sont libérés dans l’atmosphère lors des éruptions volcaniques. Mais même entre les éruptions, de plus petites quantités de ces mêmes gaz continuent de s’échapper du sol et peuvent fournir des indications importantes sur l’état d’un volcan et sur le magma qui sommeille dans les profondeurs de la Terre.

Pour mesurer ces gaz, les scientifiques du HVO doivent d’abord identifier leur provenance. Des études sur le terrain à propos des émissions gazeuses dans la caldeira du Kilauea ont été réalisées dans le passé, mais aucune n’a été effectuée dans la caldeira dans son ensemble. Et aucune étude n’a été entreprise depuis l’éruption de 2018.

Au cours de l’été 2021, les scientifiques du HVO ont donc mené une étude détaillée des gaz sur le plancher et en bordure de la caldeira afin de comprendre la répartition des émissions actuelles. Les résultats seront comparés aux observations précédentes ; si des différences sont détectées, elles peuvent indiquer que le système d’alimentation au sommet du Kilauea s’est modifié en raison des effondrements survenus lors de l’éruption de 2018.

Les mesures de gaz volcaniques peuvent être effectuées à l’aide d’un MultiGAS qui pompe de l’air puis enregistre les concentrations de CO2, SO2 et H2S, plus la vapeur d’eau, en parties par million (ppm). Ces instruments MultiGAS peuvent être installés en permanence dans une zone particulière ou montés à bord d’un drone, en fonction de la zone à analyser et du type de données requises.

Pour la cartographie des gaz dans la caldeira du Kilauea au cours de l’été 2021, deux instruments MultiGAS ont été montés sur des supports dorsaux et les scientifiques du HVO ont parcouru la caldeira dans tous les sens, tout en collectant des données en continu. Leurs itinéraires de marche étaient espacés de 25 à 50 mètres afin de couvrir aussi bien la bordure de la caldeira que tout le plancher, ou bien la zone de blocs d’effondrement de l’éruption de 2018.

Même si ce travail a permis de couvrir tout le plancher de la caldeira, il restait des endroits eux aussi intéressants à analyser. Souvent, les émissions de gaz se concentrent le long de fissures ou de cavités qui permettent au gaz d’accéder facilement à la surface. De tels panaches peuvent être facilement observés dans diverses parties du plancher de la caldeira et dans des zones comme les Sulphur Banks et les Steam Vents dans le parc national. Des panaches comme ceux-ci sont souvent de bons indicateurs des endroits où les concentrations de gaz sont les plus élevées. De plus, au fur et à mesure que les gaz montent vers la surface depuis la chambre magmatique, ils interagissent avec et modifient les roches, entraînant des changements de couleur. Les zones de roches altérées peuvent révéler des émissions de gaz élevées.

Les scientifiques ont également collecté des échantillons de gaz dans des zones présentant des concentrations élevées de CO2 pour des analyses en laboratoire. Une grande seringue en plastique a été utilisée pour prélever l’échantillon qui a ensuite été transféré dans un récipient conçu pour contenir le gaz. La majorité des échantillons ont été prélevés sur les blocs d’effondrement de 2018 mentionnés précédemment car cette zone présente les concentrations les plus élevées de CO2.

Les analyses chimiques des différents isotopes de carbone dans le CO2 contenus dans ces échantillons peuvent fournir des informations sur l’emplacement du magma qui émet ces gaz. Cela permet aussi de savoir s’il s’agit d’un magma juvénile profond qui n’a encore jamais dégazé, ou d’un magma plus ancien qui a déjà été stocké pendant un certain temps dans le système d’alimentation du Kilauea.

La cartographie du plancher de la caldeira est maintenant terminée, mais les parois et le plancher du cratère de l’Halema’uma’u n’ont pas encore été cartographiés. Ils sont le site de nombreux bouches de gaz. Ces zones sont impossibles à parcourir à pied; la prochaine étape consistera donc à utiliser un MultiGAS monté sur drone.

Au final, les scientifiques du HVO produiront une nouvelle carte des émissions de gaz dans la caldeira du Kilauea en utilisant les données collectées au cours de l’été 2021. La carte sera essentielle pour déterminer si les remontées de gaz depuis le magma profond vers la surface ont été modifiées par les effondrements de 2018.

Source : USGS / HVO.

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A new article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) deals with the measuring and mapping of gas emissions on Kilauea Volcano.

Large quantities of volcanic gases, such as carbon dioxide (CO2), sulfur dioxide (SO2), and hydrogen sulfide (H2S), are released into the atmosphere during volcanic eruptions. But even between eruptions, smaller amounts of the same gases continue to escape and can provide important clues about the current state of the volcano and the underlying magma. But to measure them, HVO scientists first must identify where gas is coming from.

Surveys of the gas emissions from the Kilauea caldera have been done in the past but never of the entire caldera at one time. And none had been done yet after the 2018 eruption.

Over the summer of 2021, HVO scientists conducted a detailed gas survey of the caldera floor and rim in order to understand the distribution of current emissions. The results will be compared to previous surveys; if differences are detected, they may indicate that the plumbing system of Kīlauea’s summit has changed because of the 2018 collapses.

Measurements of volcanic gases can be done using a MultiGAS instrument, which pumps in air and then records the concentrations of CO2, SO2, and H2S, plus water vapor, in parts per million (ppm).

These MultiGAS instruments can be permanently stationed at an area of interest, or mounted on a drone, depending on the location and type of data needed.

For the gas mapping in the Kilauea caldera during the summer 2021, two MultiGAS instruments were mounted on backpack frames and HVO scientists walked across and around the caldera while continuously collecting data. Their routes were spaced 25 to 50 metres apart and covered areas of the caldera rim, the caldera floor, and the down-dropped block that collapsed during the 2018 eruption.

Even though the survey covered the whole caldera floor, there were more interesting spots to analyse. Often gas emissions are concentrated along cracks or holes in the ground which provide the gas an easy path to the surface. Visible plumes can be seen in various parts of the caldera floor and at the Haʻakulamanu Sulphur Banks and Steam Vents within the National Park. Visible plumes of gas like this are often good indicators of where the gas concentrations may be elevated.

As gases rise towards the surface from the magma below, they interact with and alter the rocks in the area, resulting in colour changes. Looking for this altered rock is another way to identify areas that may have elevated gas emissions.

The scientists also collected gas samples from areas that had elevated concentrations of CO2 for later laboratory analyses. A large, plastic syringe was used to collect the sample which was then transferred to a foil bag designed for holding gas. The majority of the samples were collected on the down-dropped block, as that area showed the highest concentrations of CO2.

Chemical analyses of the different forms (isotopes) of carbon in the CO2 from these samples can provide information about where the magma that is releasing these gases is located, and whether it is new, deep magma that has never degassed before, or older magma that had already been stored for some time in Kilauea’s plumbing system.

While the caldera floor mapping is now complete, the walls and floor of Halemaʻumaʻu crater have not yet been mapped and are the site of many visible gas vents. These areas are impossible to traverse by foot, so the next step is to use a UAS-mounted MultiGAS to measure gases there..

HVO scientists will produce a new map of gas emissions in the Kilauea caldera using the data collected during the summer 2021. The map will be key to determining if gas pathways from deep magma to the surface were changed by the collapses in 2018.

Source: USGS / HVO.

SulphurBanks

Steam Vents

Emissions de gaz dans le cratère de l’Halema’uma’u en 2011

Photos: C. Grandpey

Geldingadalur (Islande) : un cimetière pour drones // Geldingadalur (Iceland) : a cemetery for drones

  Un nombre incalculable de drones ont fini leur course dans la lave islandaise depuis le début de l’éruption dans la Geldingadalur, comme dans cette vidéo :

https://youtu.be/j18ECUhkeY0

Beaucoup pensent que le coupable est le champ magnétique irrégulier, à cause des métaux à haute température émis par le cratère, mais la chaleur est forcément, elle aussi, l’une des principales causes de la mort des drones.

Selon un fabricant, «le champ magnétique affecte fortement le drone. La boussole de l’appareil est perturbée, de sorte que le drone perd sa connexion GPS. Il passe en mode ATTI (abréviation de ATTitude), maintient une certaine altitude mais pas sa position. Le contrôleur de vol devient inactif et le drone commence à s’éloigner.» Il continue de voler jusqu’à ce que sa batterie se vide. Il tente alors d’atterrir en descendant lentement vers le sol. C’est ce qui est arrivé aux drones que l’on rencontre ici et là sur le site de l’éruption dans la Geldingadalur ou ailleurs. Afin d’éviter de perdre son drone, il est conseillé de le faire voler contre le vent, au cas où la connexion serait coupée. Ensuite, le drone reviendra vers son ou sa propriétaire, au lieu de s’en éloigner.

À côté de la perturbation du champ magnétique, la chaleur de l’éruption risque fort de faire fondre la carcasse en plastique sur laquelle est fixé le moteur du drone, ce qui entraîne rapidement son arrêt et la chute dans la lave.

Un autre danger pour les drones, ce sont les turbulences qui apparaissent lors des éruptions du cratère dans la Geldingadalur. Une éruption, au même titre qu’un incendie de forêt, génère son propre climat. Un drone qui se trouve pris dans de telles turbulences ne peut pas s’en sortir.

Les drones amateurs, qu’ils s’appellent Phantom ou Mavic, n’ont pas été conçus pour faire face à des conditions de vol extrêmes. De plus, ils sont souvent beaucoup trop légers. Personnellement, je n’enverrai jamais mon drone dans ou au-dessus d’un cratère volcanique. En premier lieu, l’enceinte n’est pas suffisamment étanche et robuste pour faire face aux gaz agressifs qui attaquent rapidement l’électronique. Il suffit de regarder ce qui arrive à un appareil photo. Si on ne l’enveloppe pas dans une poche étanche, il faut s’attendre à des dysfonctionnements.

À Hawaï, le personnel du HVO a utilisé des UAS – Unmanned Aircraft Systemps – autrement dit des drones spécialement conçus pour faire face à l’éruption de 2018. Les appareils étaient beaucoup plus robustes que les drones que l’on trouve habituellement dans le commerce. L’application la plus élémentaire de ces drones a été la réalisation de vidéos et leur diffusion en continu. Les images ont permis d’identifier les endroits où de nouvelles coulées de lave apparaissaient ou étaient susceptibles d’apparaître. Certains drones étaient dotés de caméras thermiques. Les appareils étaient également équipés de capteurs multi-gaz pour identifier toute nouvelle source de dégazage. L’approche à pied des fractures éruptives était trop dangereuse. Des applications plus techniques des images fournies par les drones ont consisté à créer des modèles numériques d’élévation (MNE) et de mesure des vitesses d’écoulement de la lave dans les chenaux

Plusieurs scientifiques du HVO sont devenus des pilotes de drones qualifiés, ce qui a permis au HVO d’avoir une compétence supplémentaire en matière de surveillance volcanique.

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Countless drones have been engulfed in lava since the start of the eruption in Geldingadalur,

like in this vidéo :

https://youtu.be/j18ECUhkeY0

Engineers think the irregular magnetic field might be to blame, because of the hot metals that emit from the craters, but the heat is probably the main cause of the drones’deaths.

According to a drone manufacturer, “what is happening is that the magnetic field is truly affecting the drone. The drone’s compass gets confused, causing the drone to lose its GPS connection. This makes the drone switch to the ATTI (short for ATTitude) Mode where the drone maintains a certain altitude but not position. This means that the flight controller stops assisting the pilot and the drone starts drifting away.” When this happens, the drone keeps flying until its battery dies, and at that point, the drone attempts to land by gliding down to earth. This is what happened to drones that are found scattered here and there, be it at the eruption site in Geldingadalur or elsewhere. In order to avoid losing one’s drone, it is recommended to fly it against the wind, in case the connection is cut. Then the drone will drift back to its owner, instead of away from him or her.

Beside the magnetic field, heat from the eruption causes the plastic enclosure, to which the drone’s motor is attached, to melt. As a consequence, drones end up in the lava stream.

Another hazard to the drones is the turbulence that appears during an eruption of the crater in Geldingadalur. An eruption, in the same way as a wildfire, generates its own climate. A drone caught in such turbulences cannot survive.

Amateur drones, whether they are Phantom or Mavic, have not been designed to face extreme flight conditions. Personally, I will never fly my drone in or over a volcanic crater. First of all the enclosure is not tight and robust enough to face the aggressive gases that rapidly attack the electronics. Just see what happens to a camera. If you do not set up a protection around it, you are sure to be confronted with dysfunctions.

In Hawaii, the HVO staff used Unmanned Aircraft Systems (UAS) specially designed to face the 2018 eruption. The machines were far sturdier than the conventional commercial ones.  The most basic capability of the UAS was simple video imaging and streaming. The images helped identify where new lava breakouts were happening or were likely to occur. Some of the UAS were outfitted with thermal cameras. The drones were also equipped with a multi-gas sensor to identify any new degassing sources. The fissures would have been too dangerous for geologists to approach on foot. More technical applications of UAS-based imaging included the creation of digital elevation models (DEMs) and measurements of lava flow speeds within channels. Several HVO staff members have become licensed UAS operators, allowing HVO to add UAS capabilities to its monitoring repertoire.

Crédit photo : HVO

Islande : une éruption pour touristes, une source potentielle de revenus, mais pas dépourvue de dangers // Iceland : an eruption for tourists, a potential source of income, but not devoid of dangers

Malgré l’apparition de nouvelles bouches éruptives, le volcan Geldingadalir / Meradalir reste la plus petite éruption observée en Islande depuis de nombreuses décennies. C’est aussi la plus populaire de tous les temps. C’est la première fois qu’une éruption volcanique est aussi facile d’accès. Toutes les éruptions présentent des risques, mais celle-ci peut être qualifiée d’ «éruption pour touristes.»

On observe actuellement cinq bouches éruptives (six, selon les scientifiques, mais certaines bouches se rejoignent) le long d’une ligne de fractures d’environ un kilomètre de long, et rien n’indique que l’éruption touche à sa fin. Les scientifiques islandais – qui se sont plusieurs fois trompés dans leurs prévisions! – pensent qu’elle pourrait durer des mois, voire des années. En cliquant sur le lien ci-dessous, vous verrez une bonne vidéo montrant les quatre bouches éruptives et le spectacle qui a déjà attiré des dizaines de milliers de visiteurs.

https://www.ruv.is/frett/2021/04/12/new-crater-at-smallest-but-most-popular-eruption

Il n’est pas surprenant que les autorités islandaises considèrent l’éruption comme un bonus économique et une source de revenus. Business Iceland est un partenariat public-privé dont le rôle est de favoriser la promotion et la commercialisation de l’Islande sur les marchés étrangers, et de stimuler la croissance économique. La structure a commencé à lancer une campagne publicitaire pour inciter les touristes étrangers à venir admirer l’éruption dans la Geldingadalir. Plus de 40 000 personnes ont visité le site de l’éruption depuis le 24 mars 2021, date où l’Office du tourisme islandais a commencé à compter les visiteurs. Le site devrait connaître une affluence encore plus forte quand les restrictions aux frontières seront assouplies. [Voir ma note du 10 avril 2021 détaillant les conditions d’entrée en Islande).

Quelques jours après le début de l’éruption le 19 mars, Business Iceland a commencé à faire le forcing pour attirer les visiteurs étrangers sur le site. Ainsi, l’éruption est apparue dans quelque 11 000 articles dans des médias étrangers. De nombreuses images de l’éruption ont également été diffusées sur les réseaux sociaux.

La campagne publicitaire de Business Iceland inclut un partenariat avec le photographe américain Chris Burkard, qui a déjà partagé des photos et des vidéos de l’éruption avec ses 3,6 millions d’abonnés sur Instagram.

Les autorités touristiques islandaises pensent que l’éruption est susceptible de devenir l’une des destinations les plus populaires d’Islande. Il est également très intéressant de voir qu’elle se déroule au sein du Géoparc mondial UNESCO de Reykjanes, dont l’objectif est « d’utiliser la géologie de la région pour créer de la valeur. »

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Un afflux de touristes en Islande pour assister à l’éruption signifie également plus de personnes à risque. Même si l’éruption semble inoffensive, il existe des risques qui ne doivent pas être négligés. Il est déconseillé aux enfants, aux femmes enceintes, aux personnes âgées et à velles souffrant de problèmes respiratoires de se rendre sur le site de l’éruption.

Les autorités islandaises affirment que certaines personnes sur le site de l’éruption ignorent les mises en garde et entrent dans la « Danger Zone. » Certains touristes se sont même aventurés entre deux coulées de lave, avec le risque de se trouver encerclés. On peut voir cette zone de danger sur la carte ci-dessous, publiée par le Met Office islandais et valable jusqu’au 16 avril. Les sentiers de randonnée A et B sont signalés par des lignes pointillées. La Danger Zone est celle où de nouvelles fractures peuvent s’ouvrir soudainement, avec l’arrivée d’une coulée de lave difficile à éviter. Certaines fractures peuvent se rejoindre et n’en former qu’une seule.

Les gaz volcaniques sont un autre danger sur le site de l’éruption. Les secouristes ont remarqué que des personnes en excellente forme physique étaient épuisées au retour de l’éruption, bien que ce ne soit pas une randonnée difficile. Beaucoup éprouvent de la fatigue et se sentent mal au retour sans savoir pourquoi. La police a mis en garde à plusieurs reprises sur les risques occasionnés par les gaz, mais leurs avertissements ne semblent pas avoir été pris au sérieux.

Il est prévu aujourd’hui que le panache de gaz volcaniques atteigne Reykjavik, la capitale, avec un impact très léger. Il est toutefois demandé aux enfants, aux personnes âgées et à celles souffrent de problèmes pulmonaires de se montrer vigilantes.

Source: Iceland Review.

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Despite the birth of new craters belonging to the same fissure system, the Geldingadalir/Meradalir volcano remains the smallest eruption in Iceland for many decades, but it is also the country’s most popular of all time. Never before have people had such easy access to a volcanic eruption. All eruptions are dangerous, but this one can be referred to as a tourist eruption.

There are now five erupting craters (six according to the experts) along a line roughly one kilometre long, and no signs the eruption is coming to an end. Icelandic scientists – who have several times been mistaken in their predictions! – think it could potentially continue for months or years.

By clicking on the following link, you will see a good video showing all four craters and the natural spectacle that has drawn tens of thousands of visitors.

https://www.ruv.is/frett/2021/04/12/new-crater-at-smallest-but-most-popular-eruption

It comes as no surprise that Icelandic authorities see the eruption as an economic bonus and a source of revenues. Business Iceland is a public-private partnership established to lead the promotion and marketing of Iceland in foreign markets and stimulate economic growth. The structure has begun creating a marketing campaign to attract foreign tourists to the eruption in Geldingadalir.. Over 40,000 persons have visited the eruption site since the Icelandic Tourist Board began tallying visitors on March 24th, five days after the eruption began. The site is expected to become even more popular once border restrictions are relaxed. [See my post of April 10th detailing the entry conditions in Iceland).

Shortly after the eruption began on March 19, Business Iceland began working on a marketing campaign to attract foreign visitors to the site. According to their data, the Geldingadalir eruption has been featured in some 11,000 articles in foreign media outlets. There has also been a lot of visual footage of the eruption on social media and the web.

Business Iceland’s campaign includes a partnership with American photographer Chris Burkard, who has already shared photos and videos of the eruption with his 3.6 million followers on Instagram.

Icelandic tourist authorities believe the eruption could naturally become one of the coolest destinations in Iceland. It is also very interesting to see it being created within the Reykjanes UNESCO Global Geopark, whose aim is “to use the area’s geology to create value.”

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More tourists coming to Iceland to watch the eruption will also mean more people at risk. Even though the eruption looks harmless, there are risks which should not be neglected. Children, the elderly, pregnant women and people with underlying heart and lung conditions are advised not to visit the eruption site

Icelandic authorities say that some people visiting the eruption site have disregarded warnings and entered an area defined as a danger zone. Some have even ventured in between two lava streams, running the risk of becoming trapped between them. Some fissures may join and form a single one.

The defined danger zone can be seen in the map below, published by the Icelandic Met Office and valid until April 16th. Hiking paths A and B are marked with dotted lines. Inside the marked area, people could be in imminent danger. This is the area where new fissures are the likeliest to suddenly open, bringing about a sudden lava flow, difficult to escape.

Another hazard on the eruption site lies with volcanic gases. Rescue workers have noticed that people who are in excellent physical shape are experiencing exhaustion on their way back from the eruption, although it is not a difficult hike. Many experience fatigue and feel ill on the way back without knowing why. Police officers repeatedly warn people about gas pollution, but their warnings do not seem to be taken seriously.

Today, the eruptive plume is likely to reach Reykjavik with a low impact. However, children,, the elderly and people suffering from respiratory problems had better stay indoors.

Source: Iceland Review.

Source : IMO

Eruption islandaise: Attention aux gaz volcaniques ! // Eruption in Iceland : Watch out for volcanic gases !

Les autorités islandaises préviennent que plusieurs personnes ont eu des problèmes de santé lors de leur séjour sur le site de l’éruption ou après l’avoir visité. Une fille de 14 ans a d’abord ressenti de fortes nausées, puis elle a eu froid et a eu des crampes dans les mains et les genoux, au point de ne pas pouvoir se tenir debout. Les médecins disent qu’elle a probablement été empoisonnée par les gaz volcaniques. Ils ont testé son niveau de dioxyde de carbone qui s’est révélé très anormal, tellement anormal qu’ils ont pensé que leur équipement était défectueux. À l’hôpital, la jeune fille a reçu de l’oxygène et des perfusions pendant quatre heures.

L’adolescente n’est pas un cas unique. D’autres personnes ont ressenti les mêmes symptômes. Le centre de traitement des intoxications à l’hôpital universitaire national de Landspítali a reçu une dizaine d’appels de personnes demandant des conseils après avoir visité le volcan. Il est à noter que les personnes qui ont été intoxiquées n’étaient pas allé marcher près de la lave.

Les autorités conseillent aux visiteurs de l’éruption de rester autant que possible dans des endroits bien ventilés..

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Icelandic authorities warn that several visitors faced health problems while staying on the eruption site or after visiting it. A 14-year-ol girl first felt strong nausea, then she was cold and got cramp in her hands and knees, and couldn’t even stand up. Doctors say she was probably poisoned by the volcanic gases. The doctors tested her carbon dioxide level and it was abnormal, so abnormal that the medics thought their equipment was broken. In the hospital, the girl received oxygen and intravenous fluids for four hours.

The teenager was not a single case. Ten other people felt symptoms. The poisoning treatment centre at Landspítali national university hospital has received ten calls from people asking for advice after visiting the volcano. It should be noted that the people who were intoxicated did not walk close to the lava.

Authorities advise visitors to the eruption to stay upwind whenever possible.

Exemple de fortes émissions de gaz sur le site de l’éruption

(Capture image webcam)