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La vague de tsunami du Hunga-Tonga Hunga-Ha’apa // The Hunga-Tonga Hunga-Ha’apa tsunami wave

L’éruption du volcan tongien Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en janvier 2022 restera dans les annales. Ce fut l’une des plus puissantes éruptions des dernières décennies et elle a permis aux scientifiques de perfectionner leurs connaissances car ils ont pu recueillir une grande quantité d’informations. J’ai développé cet aspect de l’éruption dans des notes publiées les 24 janvier et 6 mars 2022.

En explosant, le volcan sous-marin a provoqué un tsunami qui s’est propagé rapidement dans tous les océans du globe. La vague s’est propagée à une vitesse record grâce aux ondes de gravité acoustiques générées par l’explosion. Les scientifiques expliquent qu »un phénomène de résonance a permis d’amplifier le tsunami et de faire voyager la vague à une vitesse bien supérieure aux tsunamis classiques.

Une autre particularité de la vague de tsunami est sa hauteur. D’après une étude récente publiée dans la revue Ocean Engineering,, elle aurait atteint une hauteur de 90 mètres à son point de départ, soit environ neuf fois la hauteur du tsunami qui a frappé les côtes du Japon le 11 mars 2011, avec à la clé la catastrophe à la centrale nucléaire de Fukushima. Ce dernier tsunami avait été causé par un très puissant séisme le long des côtes japonaises. Un autre puissant tsunami a également frappé le Chili en 1960. Que ce soit au Japon ou au Chili, la hauteur initiale de la vague a été estimée à une dizaine de mètres, autrement dit rien en comparaison de celle générée lors de l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.

Les tsunamis de 2011 et 1960 ont pourtant été bien plus dévastateurs et meurtriers. Plus de 18.000 personnes ont péri en 2011, alors que le tsunami du Hunga Tonga n’a causé la disparition que de quelques personnes. Les scientifiques prennent en compte plusieurs paramètres pour expliquer cette différence de bilan. Il y a la distance entre la source du tsunami et les terres, la morphologie du plancher océanique et du littoral, mais également d’autres facteurs, comme la fusion de plusieurs vagues, comme cela semble s’être produit en 2011. À l’approche des côtes, une vague de tsunami peut ainsi être soit être atténuée, ou bien amplifiée.

Le volcan Hunga Tonga est situé à environ 70 kilomètres des îles Tonga. C’est probablement cette distance qui a permis d’éviter le pire. La hauteur maximale mesurée sur les côtes a été d’un peu moins d’1,50 mètre, ce qui a tout de même été suffisant pour causer d’importants dégâts.

L’éruption du volcano tongien Hunga Tonga-Hunga Ha’apai et la vague de tsunami qui a suivi montrent la nécessité de développer la surveillance des volcans sous-marins qui est très imparfaite à l’heure actuelle. Comme je le fait souvent remarquer, nous connaissons mieux la surface de la planète Mars que le fond de nos océans. Le récent événement aux Tonga nous rappelle que les volcans sous-marins représentent une menace au moins aussi sérieuse que les puissants séismes. Si le Hunga Tonga avait été situé à proximité des côtes, la situation aurait été dramatique.

Source: Yahoo News, Futura Science.

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The eruption of the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano in January 2022 will go down in history. It was one of the most powerful eruptions of the last decades and it allowed scientists to improve their knowledge because they were able to collect a large amount of information. I developed this aspect of the eruption inposts published on January 24th and March 6th, 2022.
When exploding, the underwater volcano caused a tsunami which spread rapidly in all the oceans of the globe. The wave travelled at record speed thanks to the acoustic gravity waves generated by the explosion. The scientists explain that a resonance phenomenon made it possible to amplify the tsunami and to make the wave travel at a speed much higher than conventional tsunamis.
Another peculiarity of the tsunami wave was its height. According to a recent study published in the journal Ocean Engineering, it probably reached a height of 90 meters at its starting point, about nine times the height of the tsunami that hit the coasts of Japan on March 11th, 2011, with the disaster at the Fukushima nuclear power plant. This last tsunami was caused by a very powerful earthquake along the Japanese coast. Another powerful tsunami also hit Chile in 1960. Whether in Japan or Chile, the initial height of the wave was estimated at ten meters or so, in other words nothing compared to that generated during the eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.
The 2011 and 1960 tsunamis, however, were far more devastating and deadly. More than 18,000 people died in 2011, while the Hunga Tonga tsunami caused the deaths of only a few people. Scientists take into account several parameters to explain this difference in the number of casualties. There is the distance between the source of the tsunami and the land, the morphology of the ocean floor and the coastline, but also other factors, such as the merger of several waves, as it seems to have happened in 2011. When it approaches the coast, a tsunami wave can thus either be attenuated or amplified.
The Hunga Tonga volcano is located about 70 kilometers from the Tonga Islands. It is probably this distance that made it possible to avoid the worst. The maximum height measured on the coast was just under 1.50 meters, which was still sufficient to cause significant damage.
The eruption of the Tongan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano and the tsunami wave that followed show the need to develop monitoring of submarine volcanoes which is very imperfect at present. As I often point out, we know the surface of Mars better than the bottom of our oceans. The recent event in Tonga reminds us that underwater volcanoes pose at least as serious a threat as powerful earthquakes. If Hunga Tonga had been located near the coast, the situation would have been disastrous.
Source: Yahoo News, FuturaScience.

Vue du cratère creusé par l’explosion (Source: Tonga Geological Services)

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (Tonga) a battu des records // The Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption (Tonga) broke records

L’éruption sous-marine du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (archipel des Tonga) le 15 janvier 2022 a battu simultanément deux records : le panache volcanique a atteint des hauteurs encore jamais observées par les satellites, et l’éruption a généré un nombre encore jamais observé d’éclairs, avec près de 590 000 impacts de foudre en trois jours.
Deux satellites météorologiques – le Geostationary Operational Environmental Satellite 17 (GOES-17) de la NOAA et le Himawari-8 de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale – ont observé cette éruption exceptionnelle depuis l’espace, ce qui a permis aux scientifiques de calculer jusqu’où le panache avait pénétré dans l’atmosphère.Ils ont déterminé que, à son point culminant, le panache s’est élevé à une hauteur de 58 km, ce qui signifie qu’il a percé la mésosphère, la troisième couche de l’atmosphère. Après qu’une première explosion ait généré ce panache très volumineux, une nouvelle explosion a propulsé des cendres, du gaz et de la vapeur à plus de 50 km dans le ciel. A titre de comparaison, en 1991, le mont Pinatubo (Philippines) avait généré un panache qui s’étendait sur 35 km au-dessus du volcan. Dans la stratosphère (donc sous la mésosphère), le gaz et les cendres du volcan se sont accumulés et se sont étalés pour couvrir une superficie de 157 000 kilomètres carrés.
Pour étudier la foudre, l’équipe scientifique a utilisé les données de GLD360, un réseau de détection de foudre au sol. Ces données ont révélé que, sur les quelque 590 000 coups de foudre détectés lors de l’éruption, environ 400 000 se sont produits dans les six heures qui ont suivi la puissante explosion du 15 janvier.
Avant l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, le plus grand événement de foudre volcanique s’était produit en Indonésie en 2018, lorsque l’Anak Krakatau est entré en éruption et a généré environ 340 000 éclairs en une semaine. Environ 56% de la foudre produite par l’éruption des Tonga a frappé la surface de la terre ou de l’océan, et plus de 1 300 impacts ont été recensés sur l’île principale des Tonga, Tongatapu.
La foudre peut se diviser en deux catégories. Un type de foudre a été causé par une « charge sèche », dans laquelle des cendres, des roches et des particules de lave entrent en collision dans l’air et échangent des électrons chargés négativement. Le deuxième type de foudre a été causé par la « charge de glace », qui se produit lorsque le panache volcanique atteint des hauteurs où l’eau peut geler et former des particules de glace qui s’entrechoquent.
Ces deux processus conduisent à des coups de foudre en provoquant l’accumulation d’électrons sur la partie inférieure des nuages; ces particules chargées négativement jaillissent ensuite vers des régions de nuages plus élevées et chargées positivement ou vers des régions chargées positivement du sol ou de la mer en dessous.
Source : space.com.

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The submarine eruption that occurred in the Tonga archipelago on January 15th, 2022 shattered two records simultaneously: The volcanic plume reached greater heights than any eruption ever captured in the satellite record, and the eruption generated an unparalleled number of lightning strikes, with almost 590,000 bolts over the course of three days.

Two weather satellites – NOAA’s Geostationary Operational Environmental Satellite 17 (GOES-17) and the Japan Aerospace Exploration Agency’s Himawari-8 – captured the unusual eruption from above, allowing scientists to calculate just how far the plume penetrated the atmosphere.They determined that, at its highest point, the plume rose 58 km into the air, meaning it pierced the mesosphere, the third layer of the atmosphere. After an initial blast generated this towering plume, a secondary blast sent ash, gas and steam more than 50 km into the air. As a comparison,.in 1991, Mount Pinatubo (Philippines) unleashed a plume that extended 35 km above the volcano. In the stratosphere (beneath the mesosphere), gas and ash from the volcano accumulated and spread to cover an area of 157,000 square kilometers.

To study the lightning, the scientific team used data from GLD360, a ground-based lightning detection network. These data revealed that, of the nearly 590,000 lightning strikes that took place during the eruption, about 400,000 occurred within six hours after the big blast on January 15th.

Prior to the Tonga eruption, the largest volcanic lightning event happened in Indonesia in 2018, when Anak Krakatau erupted and generated about 340,000 lightning strikes over the course of a week. About 56% of the lightning during the Tonga eruption struck the surface of the land or ocean, and more than 1,300 strikes landed on Tonga’s main island of Tongatapu.

The lightning came in two categories. One type of lightning was caused by « dry charging, » in which ash, rocks and lava particles repeatedly collide in the air and swap negatively charged electrons. The second type of lightning was caused by « ice charging, » which occurs when the volcanic plume reaches heights where water can freeze and form ice particles that slam into each other.

Both of these processes lead to lightning strikes by causing electrons to build up on the undersides of the clouds; these negatively charged particles then leap to higher, positively charged regions of the clouds or to positively charged regions of the ground or sea below.

Source : space.com.

Panache émis par l’éruption du 15 janvier 2022 (Source: Tonga Services

Mesure de la hauteur des fontaines de lave // Measuring the height of lava fountains

L’un des derniers épisodes de la série « Volcano Watch » publié par l’Observatoire des volcans d’Hawaii – le HVO – est consacré aux fontaines de lave et à la mesure de leur hauteur.
En raison de la pression accumulée par les gaz, le début d’une éruption est souvent la période la plus dynamique et la plus spectaculaire. L’une des premières missions des géologues est de mesurer la hauteur des fontaines de lave et la dimension des bouches éruptives pour essayer d’évaluer l’énergie émise par l’éruption.
Lors des deux dernières éruptions sommitales du Kilauea, les fontaines de lave les plus hautes se sont produites au début de ces événements. Cependant, lors de l’éruption de 2018, les géologues ont dû attendre près d’un mois avant de pouvoir observer la plus haute fontaine car le volcan a d’abord émis un magma plus ancien et plus froid, donc moins propice aux fontaines de lave qui supposent une lave à haute température. .
La mesure de la hauteur d’une fontaine de lave pendant une éruption peut être effectuée avec quelques instruments simples et une trigonométrie de base.
Tout d’abord, les géologues mesurent les angles vers le haut et le bas de la fontaine. Cela peut sembler simple mais peut devenir délicat lorsque la base est difficilement visible ou lorsque le sommet de la fontaine est mal défini.
On entend par ‘sommet de la fontaine de lave’ la limite supérieure de la colonne telle que la voit un oeil humain. C’est le point où la plus grande partie de la lave cesse de monter avant de retomber au sol. Il ne faut pas prendre en compte les particules les plus hautes soulevées par le panache de gaz et qui montent jusqu’à plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de mètres au-dessus de la colonne de lave.
La base de la fontaine est facile à déterminer dès le début d’une éruption : c’est le point où la lave jaillit du sol. Même si les géologues arrivent rapidement sur le site éruptif, il est rare d’être présent au moment précis où s’ouvre une fracture, de sorte que la base peut déjà être cachée par des projections de lave et/ou des cendres qui se sont accumulées autour de la bouche active.
Pour effectuer les mesures d’angle, on a besoin d’un inclinomètre à main, d’un télémètre (laser ou optique) ou d’une application accessible sur son smartphone. Pour plus de facilité dans les calculs, les géologues du HVO mesurent toujours l’angle entre la hauteur de l’oeil et le haut de la fontaine, puis un deuxième angle entre la hauteur de l’oeil et le bas de la fontaine. De cette façon, peu importe où on se trouve par rapport à la fontaine
Il est important de tenir l’instrument de mesure au niveau des yeux et de ne pas le déplacer vers le haut ou vers le bas entre les deux mesures. C’est un peu comme si on utilisait un trépied.
Ensuite, les angles mesurés sont notés et les géologues utilisent la trigonométrie pour calculer les distances verticales pour chaque angle – autrement dit les hauteurs partielles pour chaque segment. La dernière partie du calcul consiste à additionner les deux hauteurs.
Pour connaître la distance jusqu’à la fontaine de lave, les géologues du HVO utilisent un télémètre laser précis qui mesure non seulement la distance, mais aussi l’angle, fait le calcul, puis indique la hauteur verticale.
Certaines applications pour smartphones peuvent calculer la distance si on connaît la hauteur d’un élément qui se trouve à proximité immédiate de la fontaine. Si les visiteurs du Parc National des Volcans d’Hawaii éprouvent le désir de mesurer les fontaines de lave, ils peuvent le faire depuis la nouvelle plateforme d’observation de Keanakākoʻi qui offre une vue sur le cratère. S’ils ont la chance de voir des fontaines de lave, ils peuvent les mesurer, ou ils peuvent simplement estimer la hauteur en sachant que le cône de projection (spatter cone) mesure environ 20 à 25 m de hauteur.
Source : USGS/HVO.

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One of the last episodes of the series « Volcano Watch » released by the Hawaiian Volcano Observatory is dedicated to lava fountains and the measuring of their height.

Because of the accumulated pressure of the gases, the onset of an eruption is frequently the most dynamic and vigorous period. One of the geologists’ first mission is to measure the height of lava fountains and other vent dimensions to help assess how energetic the eruption is.

In both recent summit eruptions of Kilauea Volcano, the highest fountaining occurred at the start of the eruptions. However, during the 2018 event, geologists had to wait nearly a month to observe the highest fountaining which took place nearly a month into the eruption due to the primary magma pushing out older, cooler magma.

Measuring the height of a lava fountain during an eruption can be accomplished with a few simple instruments and some basic trigonometry.

First, geologists measure the angles to the top and bottom of the fountain. This may seem simple, but it can get tricky when the base becomes obscured or when the top of the fountain has an indistinct boundary.

The top of the lava fountain is defined as the upper boundary of the optically dense column. This is where the vast majority of the lava stops rising and falls back to the ground. This is not to be confused with the highest visible particles, which could be lifted up by the gas plume several tens to hundreds of meters above the lava column.

The base is easy to determine right at the start of an eruption: it is where lava is erupting from the ground. Even though geologists arrive quickly, it is rare to be present exactly when a fissure opens, so the base might already be hidden as lava, spatter, and cinder accumulates around the vent area.

To make the angle measurements, you need either a hand-held inclinometer, compass, rangefinder (laser or optical), or even a handy app on your phone. To make the math easy, HVO geologists always measure the angle from their eye-height to the top of the fountain and then a second angle from their eye-height to the bottom of the fountain. This way no matter where you are in relation to the fountain

It is important to hold the instrument at eye level and not move the instrument up or down between the two measurements, as if you were usuing a tripod.

Second, these measured angles can then be taken and geologists use trigonometry to calculate the vertical distances for each angle — partial heights for each segment. The final part of the calculation is to add these two heights together.

To know the distance to the lava fountain, HVO geologists use an accurate laser range finder that not only measures the distance, but also the angle, does the math, and then reports back the vertical height.

Some smart phone apps can calculate the distance if you know the height of something immediately adjacent to the fountain. If visitors to Hawaii Volcanoes National Park are anxious to measure lava fountains, they can do it from the new Keanakākoʻi viewing area which allows a view into the crater. If they are lucky enough to see lava fountains, they can measure them, or they can simply estimate the height knowing that the spatter cone is about 20–25 m high.

Source: USGS / HVO.

 

En 1959, au cours de l’éruption du Kilauea Iki, les fontaines de lave ont atteint 580 mètres de hauteur (Crédit photo: USGS)

Quelle est la hauteur exacte de l’Everest? // What is the exact height of Mt Everest?

 A la fin de ma note du 7 mai 2020 sur les opérations de nettoyage et de mesure de l’Everest, j’ai indiqué que la Chine a mené six grandes campagnes de mesures sur le toit du monde. Elles ont révélé une hauteur de 8 848,13 mètres (29 029 pieds) en 1975 et à 8 844,43 mètres (29 017 pieds) en 2005. Cette différence d’altitude a suscité des réactions parmi les visiteurs du blog et je leur dois des explications. Les altitudes différentes sont dues au fait que les méthodes de mesure ont changé au fil du temps. On est passé d’une simple géométrie autrefois au GPS ces dernières années.

Au 19ème  siècle, la hauteur de l’Everest a été calculée en mesurant les angles entre le sommet de la montagne et les points au sol dont les positions par rapport à la hauteur moyenne de la mer étaient déjà connues. Ce sont des scientifiques indiens qui, pour la première fois, ont effectué des mesures visant à définir l’altitude de l’Everest. A cette époque, le sommet est supposé se situer à 8.778 mètres au-dessus du niveau de la mer.
Le chiffre habituel de 29 028 pieds (8 848 mètres), avec une légère marge d’erreur, a été établi par le Survey of India entre 1952 et 1954 et est devenu la hauteur généralement acceptée.
Une mesure effectuée par la Chine en 1975 a proposé 29 029,24 pieds (8 848,11 mètres), tandis que l’Italie, en utilisant des techniques satellitaires, proposait 29 108 pieds (8 872 mètres) en 1987, mais les méthodes de mesure utilisées ont été contestées
En 1992, une nouvelle campagne de mesure italienne, utilisant le GPS et la technologie de mesure laser, a révélé 29 023 pieds (8 846 mètres) en soustrayant de la hauteur mesurée 6,5 pieds (2 mètres) de glace et de neige au sommet. Là encore, la méthodologie utilisée par les Italiens a été remise en question.
En 1999, une campagne américaine, financée par la National Geographic Society et d’autres organismes, a pris des mesures précises à l’aide d’un équipement GPS. La hauteur obtenue – 29 035 pieds (8 850 mètres), plus ou moins 6,5 pieds (2 mètres) – a été acceptée par la Société et par divers spécialistes des domaines de la géodésie et de la cartographie.
Les Chinois ont monté une autre expédition en 2005. Elle a utilisé un radar pénétrant la glace conjointement avec un équipement GPS. Il en est résulté ce que les Chinois ont appelé une «hauteur de roche» de 29 017,12 pieds (8 844,43 mètres), qui, bien que largement diffusée dans les médias, n’a été reconnue que par la Chine au cours des années suivantes. Le Népal en particulier a contesté la hauteur chinoise, préférant ce que l’on a appelé la «hauteur de neige» de 29 028 pieds (8847 73 mètres).
En avril 2010, la Chine et le Népal ont convenu de reconnaître la validité de ces deux chiffres. Malgré cela,  c’est en général la hauteur de 1954 (8 848 m) qui continue à servir de référence.
En 2019, le Népal a envoyé sur l’Everest une équipe d’alpinistes nommés par le gouvernement pour en mesurer la hauteur. L’objectif était, entre autres, de mettre un terme aux spéculations persistantes selon lesquelles la plus haute montagne du monde se serait rapetissée. Un débat houleux a éclaté à la suite du puissant séisme qui a secoué le Népal en 2015. Certains ont affirmé que le séisme avait réduit la hauteur de la montagne. Espérons que l’expédition népalaise sera en mesure de dire la vérité, rien que la vérité. Il semblerait que les derniers chiffres n’aient pas encore été communiqués.

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In my post about the cleaning and measuring of Mt Everest (May 7th, 2020), I indicated that China conducted six major surveys of Mount Everest. They registered its height at 8,848.13 metres (29,029 feet) in 1975 and 8,844.43 metres (29,017 feet) in 2005. This difference in the altitude of Mt Everest is due to the fact that methods to measure the mountain have changed over time, from simple geometry in the past, to GPS more recently.

In the 19th century, the height of Mt Everest was calculated by measuring the angles between the top of the mountain and points on the ground whose positions relative to the average height of the sea were already known. Indian scientists were the first to determine the height of the mountain. they explained it was 8,778 metres above sea level.

The usual figure 29,028 feet (8,848 metres), plus or minus a fraction, was established by the Survey of India between 1952 and 1954 and became widely accepted.

A Chinese survey in 1975 obtained the figure of 29,029.24 feet (8,848.11 metres), and an Italian survey, using satellite surveying techniques, obtained a value of 29,108 feet (8,872 metres) in 1987, but questions arose about the methods used.

In 1992 another Italian survey, using the Global Positioning System (GPS) and laser measurement technology, yielded the figure 29,023 feet (8,846 metres) by subtracting from the measured height 6.5 feet (2 metres) of ice and snow on the summit, but the methodology used was again called into question.

In 1999 an American survey, sponsored by the (U.S.) National Geographic Society and others, took precise measurements using GPS equipment. Their finding of 29,035 feet (8,850 metres), plus or minus 6.5 feet (2 metres), was accepted by the society and by various specialists in the fields of geodesy and cartography.

The Chinese mounted another expedition in 2005 that utilized ice-penetrating radar in conjunction with GPS equipment. The result of this was what the Chinese called a “rock height” of 29,017.12 feet (8,844.43 metres), which, though widely reported in the media, was recognized only by China for the next several years. Nepal in particular disputed the Chinese figure, preferring what was termed the “snow height” of 29,028 feet (8847 73 metres).

In April 2010 China and Nepal agreed to recognize the validity of both figures. However, the 1954 height (8,848 m) remains the widely accepted figure.

In 2019, Nepal sent a team of government-appointed climbers up Mount Everest to remeasure its height. The aim was, among others, to quash persistent speculation that the world’s tallest mountain has shrunk.A heated debate erupted in the aftermath of a massive earthquake in Nepal in 2015, with suggestions the powerful tremor had knocked height off the lofty peak. Let’s hope the Nepalese expedition will tell the truth, nothing but the truth. It seems these latest figures have not been released yet.

Crédit photo: Wikipedia