La modélisation informatique au secours de la surveillance volcanique // Computer models help with volcano monitoring

drapeau francais   Les scientifiques utilisent plusieurs techniques pour étudier les processus qui se déroulent sous les volcans actifs, là où l’on ne peut pas voir directement ce qui se passe. Au HVO, ils utilisent les séismes, les déformations de terrain, les émissions de gaz, et les observations géologiques afin de comprendre ce qui se passe sous le Kilauea.

Grâce à ces informations, les scientifiques élaborent des «modèles» informatiques pour expliquer ce qui se passe à l’intérieur du volcan. Ils commencent aujourd’hui à utiliser des super ordinateurs pour modéliser les interactions entre les différentes parties d’un volcan. Ces nouveaux modèles divisent un volcan schématique en milliers de petits morceaux, ou «éléments». Il est possible de demander à chacun de ces éléments d’agir dans certaines conditions. Par exemple, s’il est chauffé, l’élément sait à quelle température il va fondre. Chaque élément interagit également avec ses voisins. De cette façon, les scientifiques peuvent simuler un événement tel que la déflation et l’inflation au sommet du Kilauea.
Les modèles informatiques sont élaborés en utilisant des informations fournies par les appareils de surveillance du HVO, tels que les volumes de lave émis, les lieux des séismes et les déformations de surface, afin de donner une représentation des événements aussi précise que possible. Les scientifiques peuvent ensuite utiliser ces modèles pour étudier les facteurs que nous ne connaissons pas, comme le volume et la pression du magma dans le réservoir magmatique sommital ou la vitesse d’alimentation en magma. L’objectif est de trouver des combinaisons de paramètres «inconnus» qui permettent de les faire correspondre à des paramètres « connus ».

Les modèles informatiques du Kilauea sont utilisés de deux manières au HVO. La première consiste à évaluer ce qui est susceptible de se produire dans des endroits que nous ne pouvons directement observer. Par exemple, la déformation du sol au sommet du Kilauea suggère qu’il y a une chambre magmatique qui se gonfle et se dégonfle sous la lèvre E du Cratère de l’ Halema’uma’u. Le modèle informatique peut être utilisé pour évaluer la profondeur de cette chambre magmatique ; elle a été estimée à environ 1,5 km.
La deuxième utilisation est de prévoir ce qui pourrait arriver à plus ou moins long terme. Par exemple, si plus de magma est injecté dans la chambre magmatique, quel type d’activité volcanique pourrait se produire? Y aurait-il une éruption au sommet? Y aurait-il une modification de l’éruption sur l’East Rift Zone ?
Force est de constater que la plupart des modèles informatiques sont faux parce qu’ils sont fondés sur des hypothèses et des simplifications. Aucun modèle ne sera jamais juste, mais les scientifiques peuvent apprendre des choses à partir de ces modèles.
Les modèles informatiques ne sauront jamais reproduire les systèmes naturels parfaitement ou complètement, mais ils fournissent un moyen d’enquêter sur ces systèmes afin que les scientifiques puissent comprendre leur fonctionnement.
Bien que les modèles scientifiques existent depuis le début des observations, les nouveaux «super modèles » informatiques représentent une avancée significative dans la façon de comprendre et interpréter les données.

Source : HVO.

drapeau anglais   Scientists use many techniques to infer the processes occurring beneath active volcanoes, where we can’t directly see what is happening. At HVO, they use earthquakes, ground deformation, gas emissions, and geologic observations to understand what’s going on beneath Kilauea.

Using this monitoring information, scientists develop « models » to explain what is happening within the volcano. They are starting to use super computers to model interactions between different parts of a volcano. These new models split a schematic volcano into thousands of small pieces, or « elements. » Each of these elements can be told how to act under certain conditions. For example, if it is heated, the element knows what temperature to melt at. Each element also interacts with its neighbours. In this way, scientists can simulate an event—like the deflation and inflation at Kīlauea’s summit.
The models are built using information from HVO’s monitoring efforts, such as erupted volumes, earthquake locations, and surface deformation, so that they are as accurate a depiction of real events as possible. Scientists can then use these models to investigate factors that we don’t know, like the volume and pressure of magma within the summit magma reservoir or the rate of magma supply. The goal is to find combinations of « unknown » parameters that allow to match those parameters that are known.

Computer models of Kīlauea are being used in two ways at HVO. The first is to assess what might be happening in places that we can’t directly observe. For example, the ground deformation at Kīlauea’s summit suggests that there is a magma chamber that is inflating and deflating beneath the east margin of Halema’uma’u Crater. The computer model can be used to assess the depth of that magma chamber, which has been estimated at about 1.5 km.
The second use is to forecast what might happen in the future. For example, if more magma was pushed into the magma chamber, what volcanic activity might result? Would there be an eruption at the summit? Would there be a change in the eruption on the East Rift Zone?

One has to admit that most models are wrong because they are based on assumptions and simplifications. No model will ever be right, but scientists can learn things from these models.
Computer models will never reproduce the natural systems perfectly or completely, but they provide a means of investigating these systems so scientists can learn more about how they work.

 

Although scientific models have been in use for as long as there have been scientific observations, the new « supermodels » represent a significant advance in the way scientists understand and interpret the data.

Source: HVO.

Computer-model

Avec l’aimable autorisation du HVO.

Situation stable sur le Kilauea (Hawaii / Etats Unis) // The situation remains unchanged on Kilauea (Hawaii)

drapeau francais   La situation est actuellement très stable sur le Kilauea et n’a pas montré de changements significatifs ces derniers temps. L’éruption se poursuit au sommet – où le niveau de la lave dans le cratère de l’Halema’uma’u n’est pas très haut – et sur l’East Rift Zone où le Pu’u O’o (voir lien ci-dessous) continue à alimenter deux coulées : celle de Kahauale`a qui s’étire sur 4 km vers le NE en recouvrant d’anciennes coulées, et la Peace Day qui parcourt plus de 10 km vers le SE avant d’entrer dans l’océan sur deux sites de part et d’autre de la limite du Parc des Volcans.

http://hvo.wr.usgs.gov/multimedia/uploads/multimediaFile-493.jpg

Source : HVO.

 

drapeau anglais   The situation is very stable on Kilauea volcano and has not shown significant changes during the past days. Kilauea continued to erupt at its summit – where the level of the Halema’uma’u lava lake is not very high – and in the middle East Rift Zone where the Pu`u `O`o vent (see link below)  feeds two lava flows: the Kahauale`a lava flow, which extends more than 4 km to the northeast and continues to be active over older flows, and the Peace Day flow, which extends more than 10 km to the southeast and is entering the ocean in two main locations spanning the National Park boundary.

http://hvo.wr.usgs.gov/multimedia/uploads/multimediaFile-493.jpg

Source: HVO.

 

Les volcans à Rilhac-Rancon (Haute Vienne)

A l’occasion de la 25ème Bourse aux Minéraux organisée les 6 et 7 avril à Rilhac-Rancon (Haute Vienne) par la Société de Géologie du Limousin, j’aurai le plaisir de faire voyager vers plusieurs destinations volcaniques.

Les diaporamas, en fondu-enchaîné sonorisé, conduiront les spectateurs vers :

–         la Nouvelle Zélande et Hawaii le samedi 6 avril, respectivement à 14h30 et 16h30

–         l’Alaska et l’Indonésie le dimanche 7 avril, à 14h30 et 16h30 également

Cet événement sera pour moi l’occasion de présenter et dédicacer mon dernier ouvrage « Killer Volcanoes – Eruptions meurtrières des temps modernes » (voir la colonne de gauche de ce blog).

Vous pouvez aussi commander le livre (13 euros avec les frais d’envoi en France) en m’adressant un courrier électronique: grandpeyc@club-internet.fr

Affiche-Rilhac-2013

 

White Island & Tongariro (Nouvelle Zélande)

drapeau francais   GNS Science indique que le panache volcanique au-dessus de White Island est devenu plus volumineux ces derniers temps suite à une période de pluie suivie d’un temps calme. Il ne s’agit pas d’une augmentation de l’activité éruptive.

La sismicité se maintient à un niveau bas, même si on a observé une certaine hausse récemment, probablement parce que l’eau de pluie et la boue ont pénétré dans la bouche active en l’obstruant, au moins partiellement.

Si le panache semble parfois plus sombre, c’est probablement qu’il transporte plus d’humidité qu’à l’accoutumée. Les webcams ne montrent pas de cendre.

Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, il faut se méfier du panache de gaz et surtout de vapeur émis par un volcan. J’ai eu l’occasion de faire des observations à ce sujet à Vulcano, sur l’Etna et à Hawaii. Il en ressort que l’aspect du panache varie énormément en fonction de la température et de l’hygrométrie de l’air. L’éclairage peut aussi jouer un rôle. C’est le cas par exemple à Hawaii quand le soleil couchant confère parfois une teinte beaucoup plus sombre aux panaches de vapeur qui montent du littoral, sans que la situation ait évolué d’un pont de vue volcanique.

A noter que la couleur de l’alerte aérienne pour le massif du Tongariro vient d’être abaissée au Vert, le minimum. La vapeur continue à s’échapper des cratères Te Maari, mais il n’y a aucun risque éruptif à court terme. Là aussi, la modification du panache de vapeur crée des confusions. Les autorités locales reçoivent souvent des appels téléphoniques quand les habitants voient le panache s’épaissir. Comme indiqué précédemment, ce phénomène est dû aux modifications subies par l’air ambiant.

 

drapeau anglais   GNS Science indicates that the volcanic plume from White Island has become more noticeable in recent days as a result of rain followed by calm weather, rather than any rise in volcanic activity.

Background seismic activity is said to be low, although it had picked up a little in the past few days. That was probably due to the rain and mud washing down into the vent and partly blocking it.

If the plume is sometimes looking darker than usual, it is probably because it is carrying more moisture. Web cameras taking images of the plume do not seem to be showing any ash.

As I have repeatedly stated, we must be wary of the gas plume and especially the steam emitted by a volcano. I had the opportunity to make observations at Vulcano, Mt Etna and Hawaii. They reveal that the appearance of the plume varies greatly according to the temperature and humidity of the air. Lighting can also play a role. This is the case for example at Hawaii when the setting sun sometimes gives a much darker aspect to the plumes of steam rising from the coastline, even though the situation has not changed from a volcanic point of view.

Meantime, the colour of the aviation alert at Tongariro has been lowered to Green, the minimum. Steam keeps coming out of the Te Maari Craters but there is no risk of an eruption in the short term. At Tongariro too, the changes in the aspect of the steam plume causes confusion. Local authorities often receive phone calls when the inhabitants notice that the plume is getting thicker. As I put it previously, this phenomenon is due to changes in the ambient air.

Panache-Hawaii

Le panache de vapeur sur le littoral à Hawaii  (Photo:  C. Grandpey)