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Le détournement des coulées de lave et ses limites // The diversion of lava flows and its limits

L’éruption du 14 janvier 2024 sur la péninsule islandaise de Reykjanes a montré l’utilité et l’efficacité des digues de terre pour détourner une coulée de lave et protéger une zone habitée. Cette éruption a aussi montré que dans certaines circonstances il est impossible de protéger des habitations de cette façon. La deuxième coulée de lave était trop proche de Grindavik pour intervenir et trois maisons ont été détruites.

Ce n’est pas la première fois que l’Homme tente de s’opposer aux forces de la Nature et essaye d’empêcher la lave d’envahir son territoire. Dans une note rédigée le 19 décembre 2017, je donnais plusieurs exemples de ces tentatives :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2017/12/19/detournement-des-coulees-de-lave-diversion-of-lava-flows/

En 1669, un flot de lave en provenance de l’Etna menaça la ville de Catane. La tentative de détournement de la lave fut largement infructueuse, en partie à cause de l’opposition des citoyens de Paterno.

Catane 1669

A Hawaii, des tentatives pour détourner la lave du Mauna Loa ont été réalisées en 1935 et 1942. Des digues de terre ont été construites à la hâte pour détourner des coulées du Kilauea en 1955 et 1960, sans grand succès.

Dans les années 1990, Haroun Tazieff m’avait expliqué les problèmes juridiques auxquels se heurtait le détournement d’une coulée de lave. On ne peut pas envoyer vers une terre autrement épargnée la lave qui menace un territoire. Des tentatives indépendantes pour protéger des biens sont fortement déconseillées car un tel détournement vers la propriété de quelqu’un d’autre comporte invariablement des questions de responsabilité.

Des détournements de lave ont été effectués avec succès en Italie et en Islande, mais ils ont été cautionnés par le gouvernement. De plus, le détournement de la lave n’est possible que lorsque le terrain est favorable et lorsqu’elle sera envoyée vers des terres qui n’ont guère de valeur économique, en sachant qu’il faut du temps pour prévoir et effectuer une telle opération.

Trois méthodes ont été utilisées pour détourner les coulées de lave avec succès dans le passé: (1) L’utilisation d’explosifs pour perturber l’alimentation dans les tunnels près de bouches éruptives, loin des fronts d’écoulement de la lave (Etna 1983 et 1992); (2) l’application de grandes quantités d’eau sur les fronts de coulées pour les refroidir et former des barrières de lave solidifiée, comme en Islande en 1973; et (3) la construction de structures faisant obstacle à l’avancement de la lave afin de l’orienter vers des trajectoires moins destructrices, comme en janvier 2024 en Islande.

Heimaey 1973

 

Etna 1992

Grindavik 2024

Dans le cas d’Hawaii, il faut aussi prendre en compte les avis des autochtones. La plupart des Hawaïens vous diront que « vous pouvez jouer avec Pele si vous voulez, mais la déesse n’en fera qu’à sa tête. » Les tentatives de détournement de lave à Hawaii demandent obligatoirement la présence de personnes qui connaissent bien les traditions locales et qui pourront dire à Pele ce qu’il est souhaitable qu’elle fasse. La Princesse Ruth est un bon exemple de telles pratiques. En juillet 1881, elle a parlé à Pele depuis les Halai Hills et la déesse a empêché une coulée de lave du Mauna Loa de pénétrer dans Hilo! C’est ce que j’ai expliqué dans une note rédigée le 23 décembre 2014 :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2014/12/23/detournement-de-la-lave-a-hawaii-demandez-dabord-a-pele-lava-diversion-in-hawaii-ask-pele-first/

Pélé, déesse du feu et des volcans à Hawaii

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The eruption of January 14th, 2024 on the Reykjanes peninsula showed the usefulness and effectiveness of earth dikes to divert a lava flow and protect a populated area. This eruption also showed that in certain circumstances it is impossible to protect homes in this way. The second lava flow was too close to Grindavik to intervene and three houses were destroyed.
This is not the first time that Man has tried to oppose the forces of Nature and tried to prevent lava from invading his territory. In a note written on December 19th, 2017, I gave several examples of these attempts:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2017/12/19/detournement-des-coulees-de-lave-diversion-of-lava-flows/

In 1669, a flow of lava from Mt Etna threatened the city of Catania. The attempt to divert the lava was largely unsuccessful, in part due to opposition from the citizens of Paterno.
In Hawaii, attempts to divert lava from Mauna Loa were made in 1935 and 1942. Earthen dikes were hastily constructed to divert flows from Kilauea in 1955 and 1960, without much success.
In the 1990s, Haroun Tazieff explained to me the legal problems linked to the diversion of a lava flow. One cannot send the lava that threatens a territory to a land otherwise spared. Independent attempts to protect property are strongly discouraged because such diversion into someone else’s property invariably involves questions of liability.

Lava diversions have been carried out successfully in Italy and Iceland, but they were agreed by the government. Furthermore, the diversion of lava is only possible when the terrain is favorable and when it will be sent to lands that have little economic value, knowing that it takes time to predict and carry out such operation.
Three methods have been used to divert lava flows successfully in the past: (1) The use of explosives to disrupt the feed in tunnels near eruptive vents, away from the lava flow fronts (Etna 1983 and 1992); (2) the application of large quantities of water to flow fronts to cool them and form solidified lava barriers, as in Iceland in 1973; and (3) the construction of structures preventing the advancement of lava in order to direct it towards less destructive trajectories, as in January 2024 in Iceland.
In the case of Hawaii, the opinions of the natives must also be taken into account. Most Hawaiians will tell you that “you can play with Pele if you want, but the goddess will have her way. » Attempts to divert lava in Hawaii necessarily require the presence of people who are familiar with local traditions and who can tell Pele what it is desirable for her to do. Princess Ruth is a good example of such practices. In July 1881, she spoke to Pele from the Halai Hills and the goddess stopped a lava flow from Mauna Loa from entering Hilo! This is what I explained in a note written on December 23rd, 2014:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2014/12/23/detournement-de-la-lave-a-hawaii-demandez-dabord-a-pele-lava-diversion-in-hawaii-ask-pele-first/

Hawaii : éruption en vue sur le Kilauea ? // Hawaii: eruption in sight on Kilauea Volcano ?

Les scientifiques en poste à l’Observatoire des Volcans Hawaïens (HVO) sont comme ceux qui travaillent au Met Office islandais : les instruments installés sur les volcans leur permettent d’observer ce qui se passe mais ils sont incapables de faire des prévisions sur l’activité éruptive.
Ils ont observé une hausse de la sismicité au sud du sommet du Kilauea à partir du 30 décembre 2023 vers 13h10. et l’activité continue. La sismicité, très intense, à des profondeurs de 1,6 à 4 km, avec des magnitudes allant de M 1,0 à M 2,5. fait suite à une forte augmentation du soulèvement du sol dans le secteur de Sand Hill.
De tels essaims sismiques peuvent précéder les éruptions, mais on n’observe pas de migration latérale ou ascendante de la sismicité montrant que le magma se déplace vers la surface. Il n’y a actuellement aucun signe d’une éruption imminente sur le Kilauea. Il faut toutefois être très prudent. Dans les prévisions car la région sommitale reste instable, avec un niveau d’inflation élevé et une activité sismique continue.
Le HVO prévient qu’une activité éruptive sommitale est possible sans vraiment prévenir. Aucune activité inhabituelle n’a été observée le long de la zone de rift est ou de la zone de rift sud-ouest du Kilauea. Le niveau d’alerte volcanique reste à Advisory (surveillance conseillée) et la couleur de l’alerte aérienne est maintenue au Jaune.
La dernière éruption du Kilauea s’est terminée le 16 septembre 2023 mais a été suivie d’une intrusion significative au sud-ouest de la caldeira (voir image ci-dessous). Les derniers épisodes de sismicité ont alterné entre la caldeira sommitale et l’Upper East Rift Zone.
Une carte de l’intrusion observée au mois d’octobre est disponible à cette adresse :
https://www.usgs.gov/maps/october-12-2023-summary-map-intrusive-activity-kilauea-volcano

Source : HVO.

Source: HVO

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Scientists at the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) are like those working at the Icelandic Met Office : instruments set up on the volcanoes allow thme to observe what is happening but they are unable to make predictions about eruptive acticity.

Elevated unrest and increased seismicity to the south of Kilauea’s summit started on December 30th, 2023 around 1:10 p.m. and is continuing. The seismicity, at depths of 1.6 – 4 km, with magnitudes ranging from M 1.0 to M 2.5,. followed a sharp increase in the rate of inflation on the Sand Hill tiltmeter.

Earthquake swarms like this can precede eruptions, but there is no lateral or upward migration of earthquakes that would suggest magma is moving toward the surface at this time, There are currently no signs of an imminent eruption at Kilauea, but one should be very careful to make predictions as the volcano’s summit region remains unsettled, with a high level of inflation and continued seismic activity.

HVO warns that eruptive activity at the summit is possible with little or no warning. No unusual activity has been noted along Kilauea’s East Rift Zone or Southwest Rift Zone. The current Volcano Alert Level remains at Advisory and the Aviation Color Code is kept at Yellow.

The most recent eruption at Kilauea summit ended on September 16th, 2023 but was followed by a significant intrusion to the southwest of the caldera (see image above). Most recent seismicity has alternated between the summit caldera and the upper East Rift Zone.

A map of the October intrusive activity is available here:

https://www.usgs.gov/maps/october-12-2023-summary-map-intrusive-activity-kilauea-volcano

Source : HVO.

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)

Dernières nouvelles du Mauna Loa (Hawaii) // Latest news of Mauna Loa (Hawaii)

Aucune activité éruptive n’est observée sur le Kilauea ces jours-ci, de sorte que l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a tout le temps de se consacrer à l’observation des autres volcans de l’archipel. Un récent article « Volcano Watch » était consacré au Mauna Loa, dont la dernière éruption s’est déroulée du 27 novembre au 10 décembre 2022.

Photo: C. Grandpey

Le Mauna Loa est calme depuis la fin de la dernière éruption, mais une légère augmentation de l’activité sismique fin octobre 2023 nous rappelle que nous avons affaire à un volcan actif.
L’événement de 2022 est intéressant car il s’est produit après une période de 38 ans de repos, la plus longue des deux derniers siècles. Comme la plupart des éruptions du Mauna Loa, celle de 2022 a commencé dans la Moku’āweoweo, la caldeira sommitale. En quelques heures, l’activité a migré vers la zone du rift nord-est, avec des coulées de lave qui ont majoritairement pris une direction nord/nord-est et sont arrivées à moins de 3 km de la Saddle Road.

Caldeira sommitale (Photos: HVO, C. Grandpey)

Suite à l’éruption de 2022, le Mauna Loa a rapidement commencé à connaître une phase d’inflation indiquant que du magma continuait d’alimenter la chambre magmatique, un phénomène déjà observé dans le passé. Cependant, l’inflation a diminué, même si elle reste relativement élevée aujourd’hui.

Vues de l’éruption de 2022 (Crédit photo: USGS / HVO)

Les dernières observations sismiques effectuées le mois dernier révèlent de fréquents signaux associés au mouvement du magma, à des profondeurs de 40 à 60 km sous la caldeira sommitale, avec quelques événements plus superficiels. Ces observations ne sont pas, elles non plus, sans précédent car des signaux similaires se sont produits en 2002 et 2004.
Ces derniers jours, le nombre d’événements sismiques a diminué sur le Mauna Loa, mais la déformation du sol reste significative. Si l’activité sismique du Mauna Loa devait s’intensifier, avec une hausse de la déformation du sol, cela pourrait indiquer une nouvelle période d’activité volcanique.
Les éruptions du Mauna Loa ont une durée variable. L’éruption sommitale de 1949 a duré près de cinq mois. Elle a été suivie d’une éruption dans la zone de rift sud-ouest en 1950 ; elle a duré plusieurs semaines, avec des coulées de lave qui ont rapidement descendu les pentes abruptes au sud de Kona avant de pénétrer dans l’océan quelques heures après le début de l’éruption.

Nos connaissances actuelles en volcanologie ne permettent pas de savoir comment le Mauna Loa se comportera lors de la prochaine éruption. Quoi qu’il en soit, une chose est sûre : bien que le niveau d’alerte du Mauna Loa soit Normal et la couleur de l’alerte aérienne soit Verte depuis l’éruption de 2022, le volcan reste actif et entrera en éruption à nouveau dans les prochaines années
Source : USGS/HVO.

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Kilauea Volcano is not erupting these days, so that the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has plenty of time to observe the other volcanoes of the archipalago. A recent ‘Volcano Watch’ article was dedicated to Mauna Loa which last erupted from November 27th to December 10th, 2022.

Mauna Loa has been mostly quiet since the end of the last eruption, but a small increase in seismic activity in late October 2023 reminds us that the volcano remains active.

The 2022 event was significant because it occurred after a 38-year noneruptive period, the longest one in the past two centuries. Like most Mauna Loa eruptions, the 2022 eruption started in Mokuʻāweoweo, the summit caldera. Within hours, activity moved into the Northeast Rift Zone, generating lava flows primarily in a north/northeast direction that crept to within 3 km of the Saddle Road.

Following the 2022 eruption, Mauna Loa quickly began to reinflate, indicating that magma continued to be supplied to the volcano’s magma chamber, a phenomenon that was already observed in the past. However, the inflation eventually declined though it remains relatively high.

New seismic observations during the past month include more frequent occurrences of signals associated with magma movement, at depths of 40 to 60 km beneath the summit caldera, with a few shallower events. These observations are also not unprecedented: similar signals occurred during 2002 and 2004.

In recent days, the number of seismic events has decreased on Mauna Loa, but the rate of ground deformation remains high. If Mauna Loa seismic activity becomes more persistent, together with elevated rates of ground deformation, this might herald a shift back into a period of unrest.

Mauna Loa eruptions have varied in duration. The 1949 summit eruption lasted nearly five months; this was soon followed by the 1950 Southwest Rift Zone eruption that lasted several weeks, generating lava flows that swiftly descended steep slopes in South Kona to enter the ocean within a few hours of the eruption onset. However, our current knoledge in volcanology does not allow to know how Mauna Loa will behave in the next eruption. Anyway, there is one sure thing : although Mauna Loa’s volcano alert level and aviation color code have remained at normal/green since the 2022 eruption, the volcano remains active and will erupt again in the future.

Source : USGS / HVO.