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Hawaii : mesure des gaz du Kilauea // Hawaii: Kilauea gas measurement

Selon le volcanologue français Haroun Tazieff, aujourd’hui disparu, l’étude des gaz volcaniques est une priorité car ils sont le moteur des éruptions. Deux gaz doivent surtout être étudiés : le dioxyde de soufre (SO2) et le dioxyde de carbone (CO2), même si d’autres gaz comme le sulfure d’hydrogène (H2S) et l’hélium (He) doivent également être pris en compte.
Un article récent Volcano Watch publié par l’Observatoire des volcans hawaïens (HVO) explique comment ces gaz sont mesurés entre les éruptions du Kilauea.
Lors des éruptions, le HVO signale fréquemment les taux d’émission de dioxyde de soufre (SO2) car c’est un moyen de suivre la progression de l’activité éruptive. Toutefois, pour les périodes précédant les éruptions, ou lorsqu’il y a une intrusion magmatique en cours sans éruption, le HVO s’appuie essentiellement sur des données géophysiques telles que la déformation du sol ou la sismicité, plutôt que sur des données géochimiques telles que les émissions de SO2.
Un autre type de gaz peut être important en période non éruptive : le dioxyde de carbone (CO2) qui a un comportement très différent du SO2 dans le système magmatique du Kilauea. Ces différences peuvent être exploitées pour mieux comprendre les processus qui se produisent sous la surface du sol. Par exemple, sur le Kilauea, le CO2 peut commencer à s’échapper du magma alors que ce dernier se trouve encore à plusieurs kilomètres sous la surface, alors que le SO2 est libéré de manière significative lorsque le magma se trouve à seulement quelques dizaines ou centaines de mètres sous la surface. Cela signifie souvent que l’on ne voit pas beaucoup de SO2 avant que la lave commence percer la surface.
Le problème du CO2 est qu’il est déjà présent en quantités très variables dans l’atmosphère, alors que le SO2 est normalement absent. Il est donc facile de détecter un signal de SO2 volcanique dans l’air ambiant, alors que le CO2 atmosphérique peut varier au cours d’une même journée, ainsi qu’avec les saisons.
Cependant, en coopération avec des chercheurs de l’Observatoire volcanologique des Cascades, le HVO a récemment accordé davantage d’attention aux données concernant le CO2 du Kilauea. L’Observatoire dispose d’une station multi-GAZ au sud-ouest de l’Halema’uma’u ; elle mesure quatre gaz volcaniques (CO2, SO2, H2S et vapeur d’eau), ainsi que des données météorologiques telles que la vitesse et la direction du vent.
Au lieu d’utiliser toutes les données CO2 de la station multi-GAZ, le HVO ne prend en compte que les données CO2 qui atteignent la station depuis certaines directions et certaines vitesses de vent. Cela permet d’essayer d’isoler le signal CO2 volcanique. Les scientifiques calculent des moyennes hebdomadaires de concentration de CO2. Une fois ce travail effectué, en examinant uniquement les données provenant de deux secteurs de Halema’uma’u (secteurs ouest et sud-est du cratère) avec des vitesses de vent modérées, ils obtiennent des tendances dans la concentration du CO2 en relation avec les récentes éruptions sommitales. En observant les données concernant ces deux directions du vent, les scientifiques ont pu constater que le CO2 semblait augmenter lentement et légèrement avant les éruptions sommitales du Kīlauea en juin et septembre. Après ces éruptions, les concentrations de CO2 ont chuté..
Aujourd’hui, depuis l’éruption de septembre, les concentrations de CO2 sont de nouveau en hausse, ce qui est probablement lié à l’intrusion magmatique dans les régions de stockage peu profondes situées sous la région sommitale et sous la caldeira sud.
Souvent, lorsque le Kīlauea entre en éruption, le HVO utilise le faible rapport CO2 / SO2 pour pouvoir dire que le magma alimentant l’éruption a été stocké à très faible profondeur, car ce rapport indique que le magma a déjà libéré la majeure partie de son CO2 avant l’éruption.
La prochaine étape de cette nouvelle méthode d’analyse des données gazeuses consistera à essayer de transformer les données de concentration de CO2 en taux d’émission de CO2, ce qui pourrait alors indiquer aux scientifiques non seulement que le magma est en train de monter à faible profondeur sous le Kilauea, mais aussi dans quelles proportions.
Source : USGS/HVO.

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For late French volcanologist Haroun Tazieff, the study of volcanic gases should be given priority as they are what drives the eruptions. Two main gases need to be studied : sulfur dioxide (SO2) and carbon dioxide (CO2), although other gases such as hydrogen sulfide (H2S) and helium (He) should also be taken into account.

A recent Volcano Watch article by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains how these gases are measured between Kilauea’s eruptions.

During eruptions, HVO frequently reports sulfur dioxide (SO2) emission rates as a means of tracking the progression of eruptive activity. But for the periods before eruptions, or when there is an ongoing intrusion with no eruption, most of the data HVO relies on is geophysical data, such as deformation or seismicity, rather than geochemical data such as SO2 emissions.

There is another type of gas that can be important during non-eruptive periods :carbon dioxide (CO2) which behaves very differently from SO2 in Kilauea’s magmatic system. These differences can be exploited to help better understand processes occurring beneath the ground surface. For example, CO2 can begin to escape from Kilauea’s magma when it is still many kilometers beneath the surface whereas SO2 is largely released when magma is just a few tens or hundreds of meters beneath the surface. This often means we don’t see much SO2 being emitted until lava begins erupting at the surface.

The tricky thing about CO2 is that it is already present, and highly variable, in the atmosphere. This is different from SO2, which is not normally present. So it is easy to pick out a volcanic SO2 signal in ambient air measurements, but atmospheric CO2 can vary throughout the course of a day, as well as with the seasons.

Recently, however, in cooperation with researchers at the Cascades Volcano Observatory, HVO has been looking a little closer at CO2 data from Kilauea. The observatory has a multi-GAS station to the southwest of Halemaʻumaʻu that measures four volcanic gases (CO2, SO2, H2S and water vapor), as well as meteorological data such as wind speed and wind direction.

Instead of using all the CO2 data from the multi-GAS, HVO separates out CO2 data that reaches the station from certain directions at certain wind speeds. This allows to try to isolate the volcanic CO2 signal. The scientists calculate weekly averages of the CO2 concentration. Once they have done that, if they look only at data coming from two portions of Halemaʻumaʻu (the western and the southeastern parts of the crater) at moderate wind speeds, they see patterns in the CO2 concentration relative to the recent summit eruptions. For both wind directions, the scientists can see that CO2 coming from those directions appeared to increase slowly and slightly before the June and September Kīlauea summit eruptions. Once the eruptions occurred, CO2 concentrations dropped back down.

Today, since the September eruption, CO2 concentrations have been increasing again, and the increase is likely related to the intrusion of magma into the shallow storage regions beneath the summit and south caldera regions.

Often when Kīlauea erupts, HVO uses the low ratio of eruptive CO2 to SO2 to be able to say that the magma feeding the eruption was stored very shallow because that low ratio tells that the magma already degassed most of its CO2 before eruption.

The next step with this new data analysis method is to try to turn the CO2 concentration data into emission rates of CO2, which could then perhaps tell scientists not just that magma is rising to shallow depths beneath Kilauea, but how much magma is rising.

Source : USGS / HVO.

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Ces graphiques montrent les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) dans deux zones sommitales du Kīlauea, de mars à octobre. Les carrés rouges et les cercles bleus représentent les moyennes hebdomadaires de concentration de CO2 mesurées à la station multi-GAZ du Kīlauea lorsque le vent vient de directions et à des vitesses spécifiques. Les symboles gris représentent les mesures individuelles (moyennes sur 30 minutes jusqu’à huit fois par jour). Les barres verticales roses représentent les éruptions du Kilauea de juin et septembre. (Source : USGS)

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These plots show carbon dioxide (CO2) concentrations in two summit areas of Kīlauea, from March to October. The red squares and blue circles represent weekly averages of CO2 concentration measured at the Kīlauea Multi-GAS Station when the wind is coming from specific directions and at specific wind speeds. Gray symbols represent individual measurements (30-minute averages up to eight times per day). The pink vertical bars represent Kilauea’s June and September eruptions. (Source: USGS)

Effets d’un environnement volcanique sur la santé // Health effects of a volcanic environment

La mission scientifique sur le Mont Michael (île Sanders) a permis aux scientifiques de faire des observations intéressantes sur l’environnement volcanique. Ils avaient établi leur camp de base sur un champ de neige au pied du volcan et ils pensaient pouvoir faire fondre cette neige pour leurs besoins en eau. Malheureusement, les tests d’acidité ont révélé que l’eau n’était pas potable car la neige avait été polluée par les gaz volcaniques. Ils ont dû utiliser l’eau produite par le désalinisateur à bord du voilier qui leur avait permis d’atteindre l’île.

Cette situation vécue par l’expédition doit nous rappeler qu’environ un dixième de l’humanité vit dans un rayon de moins de 100 km d’un volcan actif, avec les risques que cela comporte. La vapeur d’eau, à laquelle se mêlent le CO2 et le SO2, constitue plus de 90% d’un panache volcanique, en sachant que la lave émet également du fluor, du chlore et du brome en s’approchant de la surface, autrement dit d’autres éléments acides.

Ce qui est observé à petite échelle sur l’île Saunders se retrouve dans des régions volcaniques plus vastes comme la Grande Ile d’Hawaii où les gaz émis par le Kilauea en période éruptive génèrent un brouillard volcanique baptisé vog – contraction de volcanic smog – qui présente des risque pour la santé. Il est recommandé aux personnes souffrant de troubles respiratoires d’éviter de sortir et de s’adonner à une activité physique. Les horticulteurs situés sous le panache de vog constatent des dégâts sur leur s plantations à cause des pluies acides.

S’agissant de l’eau en milieu volcanique, elle peut avoir des effets sur la santé si elle n’est pas traitée. Une étude très sérieuse réalisée par des chercheurs américains a montré que la population d’Ambrym au Vanuatu est exposée à la fluorose qui, comme son nom l’indique est due à un excès de fluor dans l’organisme. Cette pathologie se manifeste particulièrement au niveau des dents qui prennent une couleur marron. Selon les scientifiques, la fluorose dentaire à Ambrym est liée au dégazage du volcan dont les composés fluorés contaminent l’eau de pluie consommée par les habitants de la région. Des observations similaires ont été faites dans d’autres régions volcaniques comme celle du Kawah Ijen en Indonésie où le trop-plein du lac devient une petite rivière qui irrigue ensuite les cultures, de riz et de canne à sucre. Cette eau d’un pH de 3 à 4,5 et trop riche en fluorure est nocive pour la santé. On a remarqué que les populations autour du Kawah Ijen avaient les dents plus noires qu’ailleurs en Indonésie à cause de l’eau rejetée par le volcan.

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The scientific mission to Mount Michael on Sanders Island allowed scientists to make interesting observations on the volcanic environment. They had established their base camp on a snowfield at the base of the volcano and they believed they could melt this snow for their water needs. Unfortunately, acidity tests revealed that the water was not drinkable because the snow had been polluted by volcanic gases. They had to use the water produced by the desalinator on board the sailboat that allowed them to reach the island.
This situation experienced by the expedition should remind us that around a tenth of humanity lives within a radius of less than 100 km from an active volcano, with the risks that this entails. Water vapor, mixed with CO2 and SO2, constitutes more than 90% of a volcanic plume, without forgetting that lava also emits fluorine, chlorine and bromine, other acidic elements, as it approaches the surface.
What is observed on a small scale on Saunders Island is found in larger volcanic regions such as Hawaii Big Island where the gases emitted by Kilauea during an eruptive period generate a volcanic fog called vog which presents health risks. It is recommended that people suffering from respiratory problems avoid going out and engaging in physical activity. Horticulturists located under the vog plume observe damage to their plantations, due to acid rain.
Regarding water in a volcanic environment, it can have health effects if it is not treated. A very serious study carried out by American researchers has shown that the Ambrym population in Vanuatu is exposed to fluorosis which, as its name suggests, is due to excess fluoride in the body. This pathology particularly affects the teeth which take on a brown color. According to scientists, dental fluorosis in Ambrym is linked to degassing from the volcano, whose fluorinated compounds contaminate the rainwater consumed by residents. Similar observations have been made in other volcanic regions such as Kawah Ijen in Indonesia where the overflow from the lake becomes a small river which then irrigates crops of rice and sugar cane. This water with a pH of 3 to 4.5 and too rich in fluoride is harmful to health. It was noticed that the populations around Kawah Ijen had blacker teeth than elsewhere in Indonesia because of the water released by the volcano.

Panaches de vapeur et de gaz du Kilauea (Photos: C. Grandpey)

Accès au cratère de La Fossa (Vulcano) bientôt rouvert…sous conditions // Access to La Fossa Crater (Vulcano) soon to be reopened…under conditions //

Comme je le laissais entendre dans ma note du 2 avril 2023, l’accès au Le cratère « La Fossa » de Vulcano, fermé depuis octobre 2021 en raison de l’augmentation des valeurs des émissions gazeuses des fumerolles du cratère, va de nouveau être ouvert aux excursions. Il ne faut toutefois pas se réjouir trop vite car cette réouverture sera soumises à des conditions.
Elle aura lieu dans huit jours, dès que toutes les panneaux de signalisation auront été installés et que le matériel de vidéosurveillance aura été testé. Cela suppose la publication d’une ordonnance signée par la maire de Lipari, avec le règlement annexé et les mesures d’autoprotection, qui réglementeront l’accès .
La décision de rouvrir l’accès à La Fossa fait suite à une réunion spéciale qui s’est tenue en visioconférence le 15 avril avec consultation des autorités compétentes
La réouverture sera « conditionnelle » et se déroulera sous la stricte surveillance de caméras et par un sentier qui évitera les zones fumerolliennes. L’ascension, soumise aux conditions météorologiques, notamment à la direction du vent, ne sera autorisée que dans les créneaux du matin et de l’après-midi, avec fermeture de l’accès pendant les mois d’été, aux heures où la chaleur est la plus intense. De plus, les visiteurs, avant d’entamer l’ascension du volcan, devront signer une décharge.

Source : Ansa.it.

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As I suggested in mypost of April 2nd, 2023, access to the « La Fossa » crater of Vulcano, that has been closed since October 2021 due to the increase ingaseous emissions from the fumaroles of the crater, will again be open to excursions. However, visitors should not rejoice too quickly because this reopening will be subject to conditions.
It will take place in eight days, once all the signs have been installed and the CCTV equipment has been tested. This presupposes the publication of an ordinance signed by the mayor of Lipari, with the attached regulations and self-protection measures, which will regulate access .
The decision to reopen access to La Fossa follows a special meeting held by videoconference on April 15th with consultation with the competent authorities.
The reopening will be « conditional » and will take place under the strict surveillance of cameras and by a footpath that will avoid the fumarolic zones. The climb, subject to weather conditions, in particular the direction of the wind, will only be authorized in morning and afternoon slots, with access closed during the summer months, at times when the heat is the most intense. In addition, visitors, before starting the ascent of the volcano, will have to sign a waiver.

Source: Ansa.it.

 

Photo: C. Grandpey

Quelques nouvelles de Vulcano et de l’Etna (Sicile) // Some news of Vulcano and Mt Etna (Sicily)

Dans une note précédente, j’expliquais que la mer avait changé de couleur dans le secteur de Levante sur l’île éolienne de Vulcano. D’après les premières analyses de l’INGV, le phénomène aurait été causé « par la baisse du Ph ». L’inspection du site a été réalisée par des chercheurs à bord d’une embarcation pour « les observations macroscopiques du phénomène, les mesures physico-chimiques sur le terrain et l’échantillonnage ».
Les prélèvements d’eau de mer sur le fond marin à proximité des sites d’émissions gazeuses ont été réalisés au moyen d’une rosette actionnée depuis le bateau. Une rosette est une espèce de barillet portant des bouteilles de prélèvement qui peuvent être déclenchées depuis la surface. Les scientifiques ont également procédé au prélèvement des gaz qui provoquent des bouillonnements à la surface de l’eau. D’autres prélèvements de gaz ont également été effectués au niveau de la mare de boue qui, rappelons le, est interdite d’accès depuis trois ans.

La baignade sur la plage de Levante est interdite pendant au moins deux semaines. L’accès au cratère de la Fossa reste interdit lui aussi.

Source: médias italiens.

Dans une publication sur Facebook, j’avais indiqué le 28 mai 2022 qu’une nouvelle bouche s’était ouverte sur l’Etna (Sicile), dans la partie haute de la Valle del Bove. Une deuxième bouche est également apparue à 06h05 (UTC) le 29 mai 2022. Les points d’émission de la lave se trouvent à 3250 m et 2800 m au-dessus du niveau de la mer. La lave se déplace lentement vers le Monte Simone. Le front de coulée le plus avancé se situe à environ 2100 m d’altitude.
Après une chute rapide observée dans l’après-midi du 28 mai, le tremor éruptif fluctue actuellement sur des valeurs moyennes-élevées. Sa source a été localisée dans la zone du Cratère Sud-Est à une profondeur d’environ 3000 mètres.
Source : INGV.

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In a previous post, I explained that the sea had changed colour in the Levante area, on the Aeolian island of Vulcano. According to the first analyzes by INGV scientists, the phenomenon was probably caused « by the drop in Ph ». The site inspection was carried out by researchers aboard a boat for « macroscopic observations of the phenomenon, physico-chemical measurements in the field and sampling ».
Sampling of seawater on the seabed near the sites of gaseous emissions was carried out using a rosette operated from the boat. A rosette is a kind of barrel carrying sampling bottles that can be triggered from the surface. The scientists also took samples of the gases that cause bubbling on the surface of the water. Other gas samples were also taken from the mud pool which, it should be remembered, has been off-limits for three years.

Bathing at the Levante beach is forbidden at least for the next two weeks. Access to the La Fossa crater is prohibited too.

Source: Italian news media.

In a post on Facebook, I indicated on May 28th, 2022 that a new vent had opened on Mt Etna (Sicily), in the upper part of the Valle del Bove. A second vent also appeared at 06:05 (UTC) on May 29th, 2022. The lava emission points are at 3250 m and 2800 m above sea level. The lava is slowly moving towards Monte Simone . The most advanced flow front is located at approximately 2100 m altitude.
After a rapid drop observed in the afternoon of May 28th, the eruptive tremor is currently fluctuating on medium-high values. Its source was located in the area of ​​the Southeast Crater at a depth of about 3000 meters.
Source: INGV.

Les bains de boue de Vulcano sont un lointain souvenir (Photo: C. Grandpey)