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Séismes et répliques // Earthquakes and aftershocks

Nous ne savons pas prévoir les séismes, mais nous savons qu’ils sont généralement suivis de répliques, souvent moins puissantes que le séisme principal. Ainsi, dans les 10 jours qui ont suivi le séisme de magnitude M 5,0 près de Pāhala (Hawaii) le 14 octobre 2022, il y a eu six répliques de magnitude M 3,0 et plus, et une centaine de répliques de magnitude M 2,0 et plus à moins de 10 km de l’épicentre. Bien que la plupart des répliques soient moins violentes que la secousse principale, elles peuvent toujours causer des dégâts et des victimes. De plus, leur ressenti par la population peut être source d’angoisse. Les statistiques montrent que 5 % des séismes sont suivis d’un nouvel événement plus important. Dans ce cas, les premiers séismes sont dits ‘précurseurs’ et l’événement le plus puissant devient le séisme principal.
Pour aider la population à faire face aux répliques, l’USGS publie des prévisions incluant le jour, la semaine, le mois et l’année suivants. Sont indiqués :
– le nombre prévu de répliques pouvant être ressenties (M 3.0 et M 4.0 ou plus)
– la probabilité de répliques suffisamment puissantes pour potentiellement causer des dégâts (M 5.0 et plus)
– la probabilité de futurs séismes modérés (M 6.0) à importants (M 7.0).
Ces prévisions sont automatiquement diffusées aux Etats Unis après la plupart des séismes de M 5,0 et plus. Les premières prévisions sont émises 20 minutes après le séisme principal et elles sont mises à jour 74 fois au cours de la première année. Les prévisions sont mises à jour régulièrement car la fréquence des répliques varie avec le temps. Cette fréquence diminue généralement, même si elle augmente parfois temporairement après une réplique plus importante. En conséquence, les prévisions sont mises à jour pour rester en phase avec l’évolution de la fréquence des répliques. Les mises à jour intègrent également des informations sur le comportement de chaque séquence de répliques.
En plus de fournir les informations essentielles sur un séisme et ses répliques, l’USGS rappelle aux personnes concernées la conduite à tenir en cas de séisme : « s’accroupir, se protéger et se tenir à quelque chose » (« Drop, Cover and Hold on »). De plus, si les gens ressentent un puissant séisme alors qu’ils sont à la plage ou dans une zone basse, ils doivent immédiatement se déplacer vers un point haut en raison du risque de tsunami.
Les prévisions prennent en compte trois propriétés statistiques bien connues des séquences de répliques : 1) les répliques les plus importantes produisent d’autres répliques, 2) les répliques plus petites sont plus fréquentes que les plus importantes et 3) le nombre de répliques diminue à peu près proportionnellement au temps écoulé depuis la secousse principale. Les prévisions initiales utilisent des paramètres pour la région concernée ou des régions géologiques similaires dans le monde. Par exemple, à Hawaii, les prévisions initiales utilisent des observations de volcans océaniques semblables dans le monde. Le HVO met ensuite ces paramètres à jour en observant le comportement spécifique de chaque séquence de répliques.
A Hawaii, les séismes sont difficiles à analyser car les séquences sismique d’origine volcanique générées par les mouvements du magma ou les éruptions sont beaucoup plus compliquées et ne répondent pas forcément aux trois propriétés de réplique simples décrites ci-dessus.
Pour en savoir plus sur les prévisions de répliques de l’USGS, il suffit de cliquer sur ce lien : https://earthquake.usgs.gov/data/oaf/
Source : USGS/HVO.

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We don’t know how to predict earthquakes, but we do know that they are always followed by additional – usually less powerful – earthquakes, called aftershocks. For instance, in the 10 days after the M 5.0 earthquake near Pāhala (Hawaii) on October 14th, 2022, there were 6 aftershocks with magnitude M 3.0 and greater, and over 100 M 2.0 and greater aftershocks within 10 km of the epicenter. While most aftershocks are smaller than the mainshock, they can still be damaging or deadly and feeling many smaller earthquakes can cause emotional distress. However, 5% of earthquakes are followed by a larger earthquake, in which case the earlier earthquakes are referred to as foreshocks and the new largest one becomes the mainshock.

To help people deal with aftershocks, the USGS issues aftershock forecasts for the next day, week, month, and year that provide:

-The expected number of aftershocks that may be felt (M 3.0 and M 4.0 or greater)

-The probability of aftershocks large enough to potentially do damage (M 5.0 and greater)

-The probability of future moderate (M 6.0) to large (M 7.0) earthquakes.

These forecasts are automatically issued after most M 5.0 and larger earthquakes in the United States. The first forecast is issued 20 minutes after the mainshock and they are updated 74 more times during the first year. Forecasts are updated regularly because the rate of aftershocks changes with time, generally decreasing, although sometimes temporarily increasing after a larger aftershock. Therefore, the forecasts are updated to keep current with the changing aftershock rate. The updates also incorporate information about the behavior of each aftershock sequence.

In addition to providing basic information about an earthquake and its aftershocks, the USGS reminds everyone to “Drop, Cover, and Hold On” during an earthquake. Moreover, if people feel a strong earthquake while at the beach or in a low-lying area, they should immediately move to higher ground because of the risk of a tsunami.

The aftershock forecasts combine three well-studied statistical properties of aftershock sequences: larger mainshocks produce more aftershocks, smaller aftershocks are more common than larger ones, and the rate of aftershocks declines about in proportion to the time that has passed since the mainshock. The initial forecasts use parameters for that region or similar geologic regions around the world. For instance, in Hawaii the initial forecasts use observations from similar oceanic volcanoes around the world. Those parameters are then updated as HVO geologists observe the specific behavior of each aftershock sequence.

Earthquakes in Hawaii are difficult to analyse because volcanic earthquake sequences driven by changes in magma movement or eruptions are far more complicated than can be described by the three simple aftershock properties described above.

To learn more about the USGS aftershock forecasts, people can click on this link : https://earthquake.usgs.gov/data/oaf/

Source: USGS / HVO.

Graphique montrant la séquence sismique enregistrée à Pāhala en octobre 2022. La secousse principale de magnitude M 5,0 est représentée en bleu, tandis que les répliques apparaissent en jaune et rouge (couleur en fonction de leur heure d’occurrence). [Source: USGS.]

En cas d’éruption du Mauna Loa (Hawaii)…. // Should Mauna Loa erupt….

Comme je l’ai écrit précédemment, le Mauna Loa montre des signes de réveil sur la Grande Ile d’Hawaii. Les scientifiques s’attendent à une éruption, mais ils sont incapables de dire quand elle se produira. Par précaution, une première rencontre vient d’être organisée avec les habitants d’Ocean View, une localité située à 600 mètres d’altitude sur le flanc SO du volcan. Le principal message reçu par les habitants d’Ocean View au cours de cette réunion à propos du Mauna Loa est : Tenez vous prêts!
Les personnes présentes à la réunion ont été informées de la situation sur le Mauna Loa et ont eu l’occasion de parler et de poser des questions à des responsables de la Protection Civile, du HVO et d’autres organisations locales.
Les géologues du HVO ont expliqué que le volcan est en niveau d’alerte Jaune – surveillance conseillée – depuis 2019. La hausse récente d’activité, avec un pic de sismicité et une augmentation de l’inflation sommitale, est due à un nouvel apport de magma à 3 – 8 km de profondeur sous le sommet du Mauna Loa. C’est une source d’inquiétude pour les personnes qui vivent sur les pentes du volcan. La dernière éruption du Mauna Loa remonte à 1984 et les scientifiques sont certains qu’il entrera à nouveau en éruption.
Au cours de la réunion publique, le HVO et la Protection Civile ont fait de leur mieux pour répondre aux questions des habitants à propos du Mauna Loa, volcan bouclier qui occupe 51% de la superficie de la Grande Île. Au final, il a été conseillé à la population de se préparer.
Bien que les scientifiques disposent aujourd’hui de plus d’instruments susceptibles de les informer du comportement du volcan, ils sont toujours incapables de prévoir avec précision quand le volcan entrera en éruption. Cela signifie qu’ils ne pourront pas dire si la lave est en train de dévaler l’une des zones de faille du Mauna Loa tant qu’elle n’aura pas percé la surface.
Heureusement, l’histoire du Mauna Loa montre que les éruptions commencent et restent limitées à la caldeira sommitale. La moitié des 33 éruptions passées sont restées confinées à la région de la caldeira. Un quart se sont produites dans la zone de rift nord-est du volcan, qui comprend des localités telles que Hilo, Volcano et Keaʻau. La majorité des autres éruptions se sont produites dans la zone de rift sud-ouest. C’est là que se trouvent Ocean View et d’autres localités telles que Pāhala.
Si une éruption devait se déplacer vers d’autres secteurs du volcan, ce serait une autre histoire. Lorsque la lave sort des fractures, les coulées peuvent se déplacer rapidement. Lorsque le Mauna Loa est entré en éruption en 1950 dans la zone du rift sud-ouest, la lave a atteint l’océan en seulement trois heures.
Le niveau d’alerte du volcan restera le même tant que le HVO ne saura pas avec certitude qu’une éruption va se produire. C’est pourquoi les gens doivent se tenir prêts à une possible évacuation car le temps de réaction dans cette situation peut être très court.
De nombreux organismes seront sur le terrain pour aider les habitants en cas d’éruption. Leur rôle sera de tenir les gens informés, leur indiquer toutes les voies de communication disponibles, ouvrir des abris d’urgence, aider les évacuations, ouvrir des voies d’évacuation supplémentaires, etc.
La diffusion d’informations durant une éruption est essentielle pour s’assurer que les gens savent ce qu’ils doivent faire. Les scientifiques et les autorités locales présents à la réunion ont fait de leur mieux pour répondre aux questions des habitants, les informer où ils doivent aller en cas d’évacuation et quelle est la meilleure police d’assurance à choisir pour protéger leurs biens.
La prochaine réunion d’information est prévue le 27 octobre 2022 au Kaʻū District Gym de Pāhala.
Source : Big Island Now.

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As I put it before, Mauna Loa is showing signs of unrest on Hawaii Big Island and scientists think an eruption might happen, although they are unable to say when. As a precaution, a first meeting has just been organised with Ocean View residents, a community that lies 600 meters above sea level on the SW flank of the volcano. The message Ocean View residents were told about Mauna Loa was : Be prepared.

Residents at the meeting got an update about Mauna Loa’s status and had a chance to speak with and ask questions of officials from Civil Defense, HVO and other local authorities.

HVO geologists explained that the volcano has been at the Yellow, or advisory, alert level since 2019. Recent increase in activity, including a spike in earthquake activity and inflation at the summit, is being driven by renewed input of magma 3 to 8 km below Mauna Loa’s summit. It has been a cause for concern for residents who live on the volcano’s slopes. The last time Mauna Loa erupted was in 1984 and scientists say it will erupt again.

HVO and Civil Defense did their best to answer the community’s questions about the shield volcano which takes up 51% of the Big Island’s surface area. In the end, the population was advised to be prepared.

Although scientists now have more instrumentation to tell them what the volcano is doing than during any prior period of unrest or eruption, there is still no way to accurately forecast when the volcano will erupt. That means scientists won’t be able to say if lava is coming down one of Mauna Loa’s rift zones until it is already advancing.

Fortunately, eruptions historically begin and stay confined to the volcano’s summit caldera. About half of Mauna Loa’s 33 past eruptions have remained confined to the caldera region. About a quarter have happened in the volcano’s Northeast Rift Zone, which includes communities such as Hilo, Volcano and Keaʻau, while the majority of the rest happened in the Southwest Rift Zone. This is the area where Ocean View and other communities such as Pāhala are located.

Whether an eruption moves to other locations on the volcano is a different story. But when lava breaks out of fissures, those flows can move rapidly. When Mauna Loa erupted in 1950 in the Southwest Rift Zone, lava made it to the ocean within three hours.

The volcano’s alert level won’t be changed until HVO knows with certainty an eruption is going to happen. This is why people need to be prepared as the amount of time to react in that situation can be very short.

A host of agencies will be on the ground to help residents when an eruption happens. That includes keeping people informed and updated via all available avenues of communication, opening emergency shelters, helping evacuation efforts, opening additional evacuation routes and more.

Messaging during an eruption will include as much information as possible to make sure people know what they need to do. Scientists and local authorities at the meeting did their best to answer the community’s questions, including where people should go if they have to evacuate to what is the best insurance to get to protect their property.

The next information meeting is scheduled on October 27th, 2022 at the Kaʻū District Gym in Pāhala.

Source: Big Island Now.

Zones de failles (rift zones) sur le Mauna Loa (Source: USGS)

Coulée de lave sur le flanc SO du Mauna Loa (Photo: C. Grandpey)

Système d’alerte sur le versant SO du volcan (Photo: C. Grandpey)

Séismes sur le Mauna Loa (Hawaii)

Un séisme de M 5,1 a été enregistré sur le Mauna Loa (Hawaï) le 14 octobre 2022. C’est le plus puissant d’une série d’événements qui ont été enregistrés sur le volcan qui se trouve actuellement dans une situation d' »activité élevée ». De plus petites répliques ont suivi le séisme principal.
La série a commencé avec une secousse de magnitude M 4,6 quelques secondes avant celle de M 5,1. La première a été localisée légèrement au large et au sud de la ville de Pahala. L’épicentre de l’événement de M 5,1 se trouvait juste au sud de Pahala sous une route.
Il n’a pas été fait état de dégâts importants ou de blessures. Il y a eu quelques dégâts mineurs à Pahala, notamment des tuiles tombées d’un bâtiment.
L’USGS indique que les répliques peuvent se poursuivre pendant plusieurs jours, voire plusieurs semaines, et peuvent être suffisamment importantes pour être ressenties par la population.
Le Mauna Loa n’est pas en éruption et il n’y a aucun signe annonçant une éruption imminente pour le moment. Le HVO explique que « cette séquence sismique semble être liée à des réajustements le long du flanc sud-est du Mauna Loa. À plusieurs reprises, de puissants séismes ont précédé les éruptions passées du Mauna Loa, bien qu’ils aient été généralement plus puissants que les derniers événements. On ne sait pas à l’heure actuelle si la dernière séquence sismique est directement liée à l’activité volcanique observée en ce moment sur le Mauna Loa. »
Les derniers séismes n’ont pas été suivis d’une alerte tsunami à Hawaï.
La surveillance de l’activité sismique et volcanique sur le Mauna Loa est importante car les éruptions peuvent démarrer soudainement, avec l’émission de coulées de lave très fluides qui peuvent se déplacer à grande vitesse sur les flancs du volcan. La lave peut atteindre rapidement les zones habitées et couper la Highway 11 qui fait le tour de la grande île d’Hawaï. Des sirènes ont été installées pour alerter la population.

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An M 5.1 earthquake was recorded on Mauna Loa (Hawaii) on October 14th, 2022. It was the strongest of a series of events that struck the volcano which is in a “state of heightened unrest. »

Smaller aftershocks followed the main quake.

The series started with an M 4.6 magnitude earthquake seconds before the larger one. The first one was slightly offshore and south of the town of Pahala, followed by the larger event just south of Pahala beneath a highway.

There were no immediate reports of major damage or injuries. There was some minor damage in Pahala, including tiles that fell in a building.

USGS says that the aftershocks could continue for several days to possibly weeks and may be large enough to be felt by the population.

Mauna Loa is not erupting and there are no signs of an imminent eruption at this time. HVO explains that “this sequence of earthquakes appears to be related to readjustments along the southeast flank of Mauna Loa volcano. On several occasions large earthquakes have preceded past eruptions of Mauna Loa, though these have typically been larger than today’s earthquakes. It is not known at this time if this sequence of earthquakes is directly related to the ongoing unrest on Mauna Loa.”

Following the earthquakes, there was no tsunami threat to Hawaii.

Monitoring seismic and volcanic activity on Mauna Loa is important as eruptions can start suddenly, with the emission of very fluid lava flows that can travel at high speed on the flanks of the volcano. They can rapidly reach populated areas and cross Highway 11 that circles Hawaii Big Island. Sirens have been set up to warn residents of the danger.

Photo: C. Grandpey

La géodésie sur les volcans // Volcano geodesy

Plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour analyser le comportement des volcans et tenter de prévoir les éruptions : sismicité, température et composition des gaz, déformation du sol… Ce dernier paramètre est le domaine de la géodésie qui consiste à mesurer la déformation et l’évolution de la surface de la Terre. Un article récemment publié par le Hawaiian Volcano Observatory (HVO) nous donne plus de détails sur cette technologie.
Les principales données géodésiques actuellement utilisées par les scientifiques du HVO pour mesurer la déformation de surface sur le Kilauea sont fournies par les images GNSS (système global de navigation par satellite, qui comprend le GPS), l’inclinaison du sol (tilt en anglais) et l’interférométrie radar (InSAR).

Sur le Kilauea, le réseau de surveillance géodésique comprend plus de 70 stations GNSS et 15 inclinomètres qui enregistrent et transmettent des données en continu. Ces instruments nécessitent une maintenance; de plus, ils doivent être réactualisés périodiquement en raison de leur âge et doivent être remplacés s’ils sont détruits par l’activité volcanique comme en 2018.
A l’heure actuelle à Hawaii, le travail des scientifiques se focalise sur la reconstruction et l’amélioration du réseau géodésique afin de mieux détecter les risques liés à l’activité volcanique. Une partie du travail consiste à remplacer les instruments obsolètes et à améliorer le fonctionnement des instruments de surveillance en temps quasi réel dans des zones les plus sensibles du sommet du Kilauea et des zones de rift. Le rôle de ces instruments est de pouvoir détecter rapidement les mouvements du magma.
En 2018, des coulées de lave ont détruit 3 stations GNSS dans la Lower East Rift Zone (LERZ). Trois autres stations GNSS ont été détruites lors de l’effondrement de la caldeira sommitale du Kilauea. De nouvelles stations GNSS ont été rapidement déployées à proximité pour permettre une surveillance continue pendant la crise éruptive de 2018. Ces stations déployées rapidement comprennent des antennes GNSS montées sur trépied et qui appartiennent à la configuration utilisée pour les situations temporaires d’une durée de plusieurs jours à plusieurs semaines.
Bon nombre de ces sites où des antennes ont été installées rapidement ont été supprimés après 2018. Cependant, environ 13 d’entre eux sont toujours utilisés pour la surveillance en cas d’urgence et restent sur des trépieds temporaires. Ces sites seront modernisés et de nouveaux sites seront également mis en place pour remplacer ceux détruits en 2018.
Le HVO a déployé 3 nouvelles stations GNSS à fonctionnement semi-continu suite à l’éruption du Kilauea en décembre 2020. Ces stations ont permis aux scientifiques d’avoir une vue plus complète du retour du magma vers le sommet.
De même, le HVO a déployé un équipement GNSS à réponse rapide sur 2 repères préexistants lors de l’intrusion magmatique au niveau de la caldeira sud du Kilauea en août 2021. Cela a permis aux scientifiques de suivre la migration du magma depuis la caldeira vers le sud.
Dans l’article, l’Observatoire explique que le réseau géodésique permet aux scientifiques de surveiller les déformations du sol sur les volcans, de réagir face aux éruptions et de mieux comprendre le stockage et le mouvement du magma sous terre.
Source : USGS, HVO.

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Several parameters need to be taken into account to analyse the behaviour of volcanoes and try to predict eruptions: seismicity, gas temperature and composition, ground deformation… This last parameter is the domain of geodesy which is the study of measuring and understanding how the Earth’s surface deforms and changes. As article recently published by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) gives us more details about this technology.

The main geodetic datasets currently used by HVO scientists to measure surface deformation on Kilauea Volcano are GNSS (global navigation satellite system, which includes GPS), tilt, and satellite radar (InSAR) imagery.

On Kilauea, geodetic monitoring network includes over 70 GNSS stations and 15 tiltmeters that continuously record and transmit data. These instruments require routine maintenance, must be upgraded periodically due to age, and must be replaced if destroyed by volcanic activity such as in 2018.

Current upgrades focus on rebuilding and improving HVO’s geodetic network in order to better detect and respond to volcanic hazards related to Hawaiian Volcanoes. Some of the network upgrades include replacing out-of-date instruments and improving the network of near real-time monitoring instruments at critical areas on Kilauea’s summit and rift zones to support early detection of magma movement.

In 2018, lava flows destroyed 3 GNSS stations in the lower East Rift Zone. Another 3 GNSS stations were destroyed in the caldera collapses at Kilauea’s summit. New GNSS stations were rapidly deployed at nearby locations to allow for continued monitoring during the 2018 crisis. These rapidly deployed stations included GNSS antennas mounted on surveys tripods, which is a set-up used for temporary deployments that last several days to weeks.

Many of these rapidly deployed sites were removed after 2018. However, approximately 13 of them are still being used for emergency monitoring and remain on temporary tripods. These sites will be upgraded and new sites will also be installed to replace those destroyed in 2018.

HVO has deployed 3 new semi-continuous GNSS stations in response to the December 2020 Kilauea eruption. These stations gave scientists a more complete view of magma returning to the summit.

Similarly, HVO deployed rapid-response GNSS equipment at 2 pre-existing benchmarks during the Kilauea south caldera intrusion event in August 2021, allowing scientists to track the migration of magma from the south caldera to farther south.

In the article, the Observatory explains that the geodetic network ensures that scientists can monitor changes in the shape of volcanoes, respond to eruptions, and understand magma storage and movement underground.

Source: USGS, HVO.

Station géodésique GNSS sur le plancher de la caldeira du Kilauea (Crédit photo : HVO)

Exemple d’interférogramme InSAR du Kilauea pendant l’éruption de 2018 (Source: NASA / Université de Liverpool).