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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)

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.

Hawaii : l’éruption attendue qui n’arrive pas // Hawaii : the expected eruption that doesn’t happen

Bien que le Kilauea soit équipé d’une batterie d’instruments, les scientifiques du HVO ont du mal à prévoir l’activité volcanique, sans parler des éruptions. La dernière a été courte, elle a duré six jours du 10 au 16 septembre 2023 et a cessé sans crier gare. Depuis cette date, le volcan a montré des signes d’activité, avec une forte sismicité et une déformation importante, mais aucune éruption n’a encore eu lieu !

Plus inquiétant pour ceux qui attendent une éruption avec impatience, les dernières mises à jour du HVO indiquent que « la sismicité et la déformation du sol sous la partie sud de la caldeira sommitale du Kīlauea en direction du sud-ouest ont considérablement diminué au cours des dernières 48 heures, ce qui laisse supposer que l’intrusion magmatique qui a commencé la semaine dernière touche à sa fin. » Autrement dit, l’éruption tant attendue ne devrait pas se produire dans le court terme… sauf si Madame Pelé décide autrement !
Une baisse spectaculaire de l’activité sismique a été observée ces derniers temps. On est passé d’un pic de plus de 250 événements par jour la semaine dernière à seulement 27 au cours des dernières 24 heures. Ces séismes se sont produits à des profondeurs de 1 à 4 km sous la surface.
S’agissant de la déformation, « les inclinomètres au sommet ont enregistré un changement brusque de l’amplitude et de l’orientation du tilt au cours des dernières 48 heures, ce qui signalait la fin de la déformation du sol associée à l’intrusion magmatique. Cela signifie probablement que l’arrivée de nouveau magma dans l’intrusion sous la surface au sud de la caldeira sommitale du Kīlauea a considérablement ralenti, voire cessé. Cependant, l’inflation sommitale du Kīlauea reste significative et a presque retrouvé le niveau observé juste avant la dernière éruption du 10 septembre. »

 

Déformation du sommet Kilauea au cours des derniers jours avec une tendance à la déflation (image du haut), mais la tendance sur le long terme reste inflationniste (image du bas)  [Source : HVO]

Aucune activité particulière n’est observée le long de la zone du Rift Est ou de la zone du Rift Sud-Ouest. Le niveau de déformation du sol et la sismicité restent stables le long des deux zones de rift.
Les émissions de SO2 sous le vent, à proximité du Pu’uO’o dans la Middle East Rift Zone, restent inférieures aux limites de détection. Elles sont donc négligeables.
Source : HVO.

C’est avec beaucoup de tristesse que je viens d’apprendre le décès de Jim Kauahikaua, ancien directeur du HVO. Je l’avais rencontré en 2006 et il m’avait apporté une aide précieuse .

https://www.hawaiinewsnow.com/2023/10/13/first-native-hawaiian-lead-hawaii-volcano-observatory-dies-age-72/?fbclid=IwAR2Uquu6r6MLUWreceyT8_XYw1WKJKhKgwWFQ9-JAXmtuAHaOJpGADfaTK4

Caldeira du Kilauea le 12 octiobre 2023 : pas d’éruption en vue (Webcam HVO)

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Even though Kilauea is covered with a battery of instruments, HVO scientists find it difficult to predict volcanic activity, let alone eruptions. The last one was short, lasting six days from September 10th to 16th, 2023, and stopped without warning. Since that date, the volcano has shown signs of unrest, with elevated seismicity and significant deformation, but no eruption has occurred yet !

What is more, HVO’s latest updates indicate that « earthquake and ground deformation rates beneath the southern part of Kīlauea’s summit caldera and extending to the southwest have decreased dramatically over the past 48 hours, suggesting the intrusive event that began last week is coming to an end. » In other words, the eruption that was expected will not happen in the short term…unless Madame Pele decides differently !

A dramatic drop in seismic activity has been observed lately, from a peak of over 250 per day last week, to only 27 recorded in the past 24 hours.  These events were at depths of 1-4 km beneath the surface.

As far as deformation is concerned, « summit tiltmeters recorded an abrupt change in tilt magnitude and direction, in the last 48 hours, thus signaling ground deformation associated with the intrusive event ceased. These observations suggest that new magma supply to the intrusion below the surface south of Kīlauea’s summit caldera has slowed greatly or stopped. However, inflation at the summit of Kīlauea remains high and has nearly returned to the level seen just before the last eruption on September 10th. »

No unusual activity has been noted along the East Rift Zone or Southwest Rift Zone. Steady rates of ground deformation and seismicity continue along both.

Gas emissions downwind of Puʻuʻōʻō in the Middle East Rift Zone remain below detection limits for SO2, indicating that SO2 emissions from Puʻuʻōʻō are negligible.

Source : HVO.

It is with great sadness that I have just learned of the death of Jim Kauahikaua, former scientist-in-charge of HVO. I met him in 2006 and he gave me valuable help.

https://www.hawaiinewsnow.com/2023/10/13/first-native-hawaiian-lead-hawaii-volcano-observatory-dies-age-72/?fbclid=IwAR2Uquu6r6MLUWreceyT8_XYw1WKJKhKgwWFQ9-JAXmtuAHaOJpGADfaTK4

Nouvelles du Kilauea (Hawaii) // News of Kilauea (Hawaii)

L’éruption du Kilauea qui a débuté le 10 septembre 2023 se poursuit avec des coulées de lave sur le plancher du cratère de l’Halema’uma’u où on peut observer de petites fontaines peuvent. Leur hauteur a diminué mais elles atteignent toujours entre 10 à 15 mètres de hauteur. L’éruption se limite au cratère et aucune activité particulièree n’a été notée le long de la zone de rift est ou de la zone de rift sud-ouest du Kīlauea.
L’activité peut être observée en direct en cliquant sur ce lien :

https://youtu.be/tBh-ZhIB1Nk.

Le HVO a abaissé le niveau d’alerte du Kīlauea de Warning (Danger) à Watch (Vigilance) car l’activité éruptive et fissurale s s’est stabilisée,
Source : HVO.

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The eruption of Kilauea that began on September 10th, 2023 continues with lava effusing within Halema‘uma‘u crater where small fountains can be observed. Their heights have decreased but are still about 10-15 meters high. The eruption is confined to the crater and no unusual activity has been noted along Kīlauea’s East Rift Zone or Southwest Rift Zone.

The activity can be observed live at :

https://youtu.be/tBh-ZhIB1Nk.

HVO has lowered Kīlauea’s volcano alert level from WARNING to WATCH because the eruption and fissure activity have stabilized,

Source : HVO.