Hunga Tonga-Hunga Ha’apai : l’éruption de tous les records (2ème partie)  // The eruption of all records (part 2)

L’éruption du 15 janviers 2022.

Une puissante éruption a de nouveau eu lieu sur le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai le 15 janvier 2022. Le panache de cendre et de gaz s’est élevé à environ 16,7 km au-dessus du niveau de la mer, selon le VAAC de Wellington. Il s’est étendu de manière concentrique sur une distance d’environ 130 km par rapport au volcan, créant un panache de 260 km de diamètre. Selon le service géologique des Tonga, l’éruption a duré plus de 12 heures. C’est la plus importante observée depuis décembre 2021.

Source: Tonga Services

Tsunami.

Des vagues de tsunami de 83 cm ont été observées par des jauges à Nuku’alofa et des vagues de 60 cm ont été enregistrées à Pago Pago, la capitale des Samoa américaines. Une alerte tsunami a été émise pour toutes les îles des Tonga; il a été conseillé aux habitants de s’éloigner de la côte. Le tsunami a détruit des villages et coupé les communications dans l’archipel des Tonga et ses 105 000 habitants. Trois personnes ont été tuées. Ce bilan est faible car la population est bien préparée pour faire face à un tsunami. Les habitants sont même probablement parmi les mieux préparés pour affronter les catastrophes naturelles, avec des années d’exercices tsunami: C’est pourquoi de nombreuses personnes ont su se réfugier sur des endroits plus élevés.

La vague de tsunami a provoqué une marée noire au Pérou lorsqu’un pétrolier battant pavillon italien a déversé 6 000 barils de pétrole dans l’océan Pacifique, près de la raffinerie de La Pampilla dans la banlieue de Lima. Le pétrolier déchargeait sa cargaison à La Pampilla lorsque la connexion entre le navire et le terminal s’est rompue.

Une 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. 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.

Source : USGS

Onde de choc.

L’onde de choc générée par l’éruption a parcouru plusieurs milliers de kilomètres, a été observée depuis l’espace et enregistrée en Nouvelle-Zélande à environ 2000 km. Elle s’est déplacée à plus de 300 mètres par seconde et était si puissante qu’elle a fait résonner l’atmosphère comme le fait une cloche. C’est l’onde de choc la plus puissante depuis l’éruption du Krakatau (Indonésie) en 1883. Grâce au transfert de cette énergie de l’atmosphère vers l’océan, l’onde de choc a amplifié les vagues océaniques dans le monde entier, les a repoussées plus loin et a accéléré leur vitesse de déplacement, un phénomène pour lequel les centres d’alerte aux tsunamis se sont pas équipés. Les modèles de prévision et les systèmes d’alerte, conçus principalement pour évaluer les vagues déclenchées par les séismes conventionnels, ont été déconcertés par l’événement des Tonga et ont donc commis des erreurs.

Effets de l’éruption Source : NASA

Perturbations atmosphériques.

Plusieurs études ont indiqué que l’éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a provoqué des perturbations à grande échelle dans l’atmosphère terrestre. En utilisant les données enregistrées par plus de 5 000 récepteurs GNSS – Global Navigation Satellite System – situés à travers le monde, les scientifiques de l’Observatoire Haystack du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et leurs collègues de l’Université arctique de Norvège ont observé des preuves d’ondes atmosphériques générées par les éruptions et de leurs empreintes ionosphériques à 300 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, et cela pendant une longue période. Ces ondes atmosphériques ont été actives pendant au moins quatre jours après l’éruption et ont fait trois fois le tour du globe. Les perturbations ionosphériques sont passées au-dessus des États-Unis six fois, d’abord d’ouest en est, puis en sens inverse. Cette éruption a été extraordinairement puissante et a libéré une énergie équivalente à 1 000 bombes atomiques de Hiroshima.
Une autre étude, menée par des chercheurs du MIT Haystack Observatory et de l’Arctic University of Norway, a été publiée le 23 mars 2022 dans la revue Frontiers in Astronomy and Space Sciences. Les auteurs pensent que les perturbations atmosphériques sont un effet des ondes de Lamb ; ces ondes, ainsi appelées d’après le mathématicien Horace Lamb, se déplacent à la vitesse du son sans grande réduction de leur amplitude. Bien qu’elles soient principalement situées près de la surface de la Terre, ces ondes peuvent échanger de l’énergie avec l’ionosphère de manière complexe. La nouvelle étude précise que « la présence dominante des ondes de Lamb a déjà été signalée lors de l’éruption du Krakatau en 1883 et à d’autres occasions. L’étude fournit pour la première fois une preuve substantielle de leurs empreintes de longue durée dans l’ionosphère à l’échelle de la planète. »

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The eruption of January 15, 2022.
A powerful eruption took place again on the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano on January 15th, 2022. The plume of ash and gas rose about 16.7 km above sea level, according to the Wellington VAAC. It extended concentrically over a distance of about 130 km from the volcano, creating a plume 260 km in diameter. According to the Tonga Geological Survey, the eruption lasted more than 12 hours. This was the largest eruption since December 2021.

A tsunami.
Tsunami waves of 83 cm were observed by gauges in Nuku’alofa and waves of 60 cm were recorded in Pago Pago, the capital of American Samoa. A tsunami warning was issued for all islands in Tonga; locals were advised to move away from the coast. The tsunami destroyed villages and cut communications in the Tonga archipelago and its 105,000 inhabitants. Three people were killed. This death toll is low because the population is well prepared to face a tsunami. The inhabitants are even probably among the best prepared to face natural disasters, with years of tsunami exercises: This is why many people knew how to take refuge on higher places.
The tsunami wave caused an oil spill in Peru when an Italian-flagged tanker spilled 6,000 barrels of oil into the Pacific Ocean near the La Pampilla refinery on the outskirts of Lima. The tanker was unloading its cargo at La Pampilla when the connection between the ship and the terminal broke.
A 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, approximately nine times the height of the tsunami which hit the coasts of Japan on March 11th, 2011, with the disaster at the Fukushima nuclear plant. Another powerful tsunami also hit Chile in 1960. Whether in Japan or Chile, the initial height of the wave was estimated at ten meters, in other words nothing compared to that generated during the eruption of the 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. 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 seems to have happened in 2011. Approaching 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.

A shock wave.
The shock wave generated by the eruption traveled several thousand kilometres, was observed from space and recorded in New Zealand around 2000 km away. It moved at over 300 meters per second and was so powerful that it rang the atmosphere like a bell. It was the most powerful shock wave since the eruption of Krakatau (Indonesia) in 1883. Thanks to the transfer of this energy from the atmosphere to the ocean, the shock wave amplified the ocean waves in the world, pushed them further and accelerated their speed, a phenomenon for which the tsunami warning centers are not equipped. Prediction models and warning systems, designed primarily to assess waves triggered by conventional earthquakes, were confused by the Tonga event and therefore made mistakes.

Atmospheric disturbances.
Several studies have indicated that the eruption of the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano caused large-scale disturbances in the Earth’s atmosphere. Using data recorded by more than 5,000 GNSS – Global Navigation Satellite System – receivers located around the world, scientists from the Haystack Observatory at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and their colleagues from the Arctic University of Norway have observed evidence of atmospheric waves generated by eruptions and their ionospheric footprints 300 kilometers above the Earth’s surface, and this for a long time. These atmospheric waves were active for at least four days after the eruption and circled the globe three times. Ionospheric disturbances passed over the United States six times, first from west to east, then in the opposite direction. This eruption was extraordinarily powerful and released energy equivalent to 1,000 Hiroshima atomic bombs.
Another study, conducted by researchers at MIT Haystack Observatory and the Arctic University of Norway, was published on March 23rd, 2022 in the journal Frontiers in Astronomy and Space Sciences. The authors believe that atmospheric disturbances are an effect of Lamb waves; these waves, so called after the mathematician Horace Lamb, travel at the speed of sound without much reduction in their amplitude. Although mostly located near the Earth’s surface, these waves can exchange energy with the ionosphere in complex ways. The new study states that « the dominant presence of Lamb waves was already reported during the eruption of Krakatau in 1883 and on other occasions. The study provides for the first time substantial evidence of their long-lasting footprints in the ionosphere on a planetary scale. »

L’éruption du Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai (Tonga) a bouleversé le plancher océanique // The eruption of Tonga’s Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai totally changed the seafloor

J’ai écrit plusieurs notes sur les effets de l’éruption cataclysmale du volcan sous-marin Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai (archipel des Tonga) en janvier 2022. L’explosion a envoyé des cendres et de la vapeur d’eau jusque dans la mésosphère à57 km d’altitude; c’est la plus haute colonne éruptive jamais observée. Elle a généré des vagues de tsunami à travers la planète.
Une menée à partir de navires néo-zélandais et britanniques a permis de cartographier dans sa totalité la zone autour du volcan. On se rend compte que le plancher océanique a été chamboulé par de puissantes coulées de matériaux sur une distance de plus de 80 km. La mission de cartographie de l’Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai a été dirigée par l’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère (NIWA) de Nouvelle-Zélande. Les données recueillies indiquent qu’au moins 9,5 kilomètres cubes de matériaux ont été déplacés au cours de l’événement. Le NIWA ajoute qu’il s’agit d’un volume quasi équivalent à celui de 4 000 pyramides égyptiennes. Les deux tiers des matériaux étaient constitués de cendres et de roches éjectées par la caldeira du volcan.
Ce transport de matériaux a pris la forme de coulées pyroclastiques. Dans l’eau, leur température très élevée les a enveloppées d’un coussin de vapeur grâce auquel elles ont pu se déplacer sans frottement à très grande vitesse. C’est ainsi que ces coulées pyroclastiques ont réussi à franchir des obstacles de plusieurs centaines de mètres de hauteur. Cela explique, par exemple, la section du câble sous-marin reliant les Tonga au réseau Internet. Une grande partie du cable a été coupée, bien qu’elle se trouve à 50 km au sud de Hunga-Tonga et au-delà d’une grande colline sur le plancher océanique.
Les coulées pyroclastiques ont également joué un rôle dans le déclanchementdu tsunami lors de l’éruption du Hunga-Tonga. Des vagues ont été enregistrées dans tout le Pacifique mais aussi dans d’autres bassins océaniques comme l’Atlantique et même la Méditerranée.
L’équipe du NIWA explique que l’eau a pu se déplacer de quatre façons pour générer ces tsunamis : 1) déplacement de l’eau sous l’effet des coulées pyroclastiques; 2) puissance explosive de l’éruption qui a fait se déplacer l’eau ; 3) affaissement de 700 mètres du sol de la caldeira; 4) ondes de pression du souffle atmosphérique avec effet sur la surface de la mer. Au cours de certaines phases de l’éruption, ces mécanismes ont probablement agi ensemble. Un bon exemple est la principale vague de tsunami qui a frappé l’île de Tongatapu à 65 km au sud du Hunga-Tonga. L’événement s’est produit un peu plus de 45 minutes après la première explosion majeure du volcan. Un mur d’eau de plusieurs mètres de hauteur s’est abattu sur la péninsule de Kanokupolu, détruisant au passage plusieurs stations balnéaires. Une anomalie de la pression atmosphérique peut avoir contribué à augmenter la hauteur des vagues du tsunami.
La cartographie du plancher océanique autour du volcan par le NIWA a été réalisée en deux parties. La première étape, qui a cartographié et échantillonné le fond marin autour du volcan, a été effectuée à partir du navire de recherche néo-zélandais Tangaroa. La deuxième étage, directement à l’aplomb du volcan sous-marin, a été confiée au robot britannique USV Maxlimer. Télécommandé depuis une salle de contrôle située à à Tollesbury (Royaume-Uni), à 16 000 km de distance, ce robot a détecté une activité volcanique en cours. L’engin s’est déplacé à la surface d’une couche de cendres vitreuses dans la caldeira, jusqu’à sa source, une nouvelle bouche éruptive située à environ 200 mètres sous la surface de l’océan.
Cette cartographie du fond de l’océan autour du volcan sous-marin Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai permettra aux pays du Pacifique proches de la zone volcanique – qui s’étend de l’île du Nord de la Nouvelle-Zélande jusqu’aux Samoa – de mieux savoir où construire des infrastructures et comment les protéger; et, surtout, d’apprécier l’ampleur du risque auquel ils sont confrontés.
Source : La BBC.

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I have written several posts about the powerful eruption of the Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai seamount in January 2022. It sent ash and water vapour at incredible heights into the mesosphere (57km in altitude), the highest recorded eruption column in human history, and generated tsunami waves across the globe.

A survey by New Zealand and UK vessels has now fully mapped the area around the Pacific volcano. It shows the seafloor was scoured and sculpted by violent debris flows out to a distance of over 80km. The mapping exercise at Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai was led by New Zealand’s National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA). The gathered data indicates that at least 9.5 cubic kilometers of material were displaced during the event. NIWA adds that this is a volume equivalent to something approaching 4,000 Egyptian pyramids. Two-thirds of that material was the ash and rock ejected out through the volcano’s caldera.

This transport of material took the form of pyroclastic flows. In water, their searing heat enveloped them in a frictionless steam cushion on which they could simply run at very high speed. The survey work tracked flows that managed to travel up and over elevations of several hundred metres. This explains, for example, the loss of the submarine cable connecting Tonga to the global internet. A large section was cut out of this data link despite lying 50km to the south of Hunga-Tonga and beyond a large hill on the seafloor.

The pyroclastic flows also have a part in the tsunami story of Hunga-Tonga. Waves were recorded across the Pacific but also in other ocean basins, in the Atlantic and even in the Mediterranean Sea.

The NIWA team says there were essentially four ways water was displaced to generate these tsunamis: by the density flows pushing the water out of the way; through the explosive force of the eruption also pushing on the water; as a result of the dramatic 700-meter collapse of the caldera floor; and by pressure waves from the atmospheric blast acting on the sea surface. At certain phases during the eruption, these mechanisms likely worked in tandem. A good example is the biggest wave to hit Tonga’s main island, Tongatapu, 65km to the south of Hunga-Tonga. This occurred just over 45 minutes after the first major eruptive blast. A wall of water several metres high washed over the Kanokupolu peninsula, destroying beach resorts in the process. An atmospheric pressure anomaly may have increased the height of the tsunami waves.

The NIWA mapping of the ocean floor around the volcano was carried out in two parts. The first stage, which mapped and sampled the seafloor around the volcano, was conducted from New Zealand’s Research Vessel (RV) Tangaroa. The second stage, directly above the seamount, was given over to the British robot boat USV Maxlimer. Operated from a control room 16,000 km away in Tollesbury, UK, this uncrewed vehicle was able to identify ongoing, volcanic activity. The boat did this by tracing a persistent layer of glassy ash in the caldera back to a new vent cone some 200 meters under water.

All the results from the mapping of the ocean floor around Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai will help Pacific nations close to the volcanic zone that runs from New Zealand’s North Island all the way to Samoa to know better now where to build infrastructure and how to protect it; and, importantly, to appreciate the scale of the risk they face.

Source: The BBC.

 Source: USGS

 Cartographie du plancher océanique avec le volcan qui se dresse à plus de 1,5 km de hauteur (Source: NIWA)

Dernières nouvelles des Tonga // Latest news from Tonga

Les survols effectués par des avions australiens et néo-zélandais ont permis d’obtenir les premières images de la zone affectée par la puissante éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai le 15 janvier 2022. Les Tonga sont recouvertes d’une couche de cendres de plusieurs centimètres d’épaisseur. La priorité devra être donnée au déblaiement de la piste de l’aéroport de Nuku’alofa afin qu’un vol C-130 Hercules avec assistance humanitaire puisse atterrir. Dans le même temps, deux navires devaient quitter la Nouvelle-Zélande aujourd’hui.
La capitale des Tonga, Nuku’alofa, a reçu des vagues de tsunami atteignant jusqu’à 1,20 m, tandis que les îles Ha’apai ont été frappées par des vagues de 5 à 10 m de hauteur,
. L’eau est entrée jusqu’à 500 mètres à l’intérieur des terres et a causé des dégâts importants.
Il semble qu’une personne ait été tuée par le tsunami aux Tonga et que deux autres soient portées disparues. 2 personnes se sont noyées au Pérou.
L’électricité et les réseaux locaux de téléphonie mobile ont été rétablis sur l’île principale de Tongatapu, mais le réseau électrique n’est pas encore stabilisé. Les appels internationaux et inter-îles restent impossibles en raison de la coupure du câble sous-marin.
Un autre problème concerne l’eau potable. Aux Tonga, de nombreuses personnes utilisent l’eau de pluie et les réserves ont été contaminées par la cendre volcanique.
Les images du satellite Sentinel-2 acquises le 17 janvier confirment que l’île créée lors de l’éruption de 2014-2015 a été complètement détruite (voir images ci-dessous).
Les scientifiques locaux n’excluent pas d’autres explosions dans les prochains jours.
Source : médias australiens et néo-zélandais.

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The overflights performed by Australian and New Zealand planes allowed to get first pictures of the disaster zone in Tonga after the powerful eruption at Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano on January 15th, 2022. Tonga is covered in a layer of ash several centimeters thick. Priority should be given to the clearing of the runway at Nuku’alofa airport so that a C-130 Hercules flight with humanitarian assistance might land. In the meantime, two ships were expected to depart from New Zealand today.

Tonga’s capital Nuku’alofa experienced tsunami waves up to 1.2 m, while Ha’apai Islands were hit by waves up to 5 – 10 m in height, with the water reaching up to 500 m inland and causing major damage.

It appears that one person was killed by the tsunami in Tonga and two more re reported missing. 2 people got drowned in Peru.

Electricity and local mobile phone networks have been restored on the main island of Tongatapu but the power connection is not yet stable. International and inter-island calls are still not possible due to the damage to the undersea cable.

Another problem is the drinking water. In Tonga, many people use rain water and the reserves have been contaminated by the ash.

Sentinel-2 satellite images acquired on January 17th confirm the island created during the eruption in 2014-2015 was completely destroyed (see images below).

Local experts do not exclude more explosions in the coming days.

Source: Australian and New Zealand news media.

Images satellites montrant l’île avant et après l’éruption

Eruption de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (suite / continued)

Selon les médias néo-zélandais, des vagues de tsunami se sont abattues sur des maisons dans l’archipel des Tonga à la suite de la très violente éruption mentionnée précédemment. Plusieurs pays du Pacifique sont en état d’alerte, y compris la Nouvelle-Zélande où les vagues ont endommagé des bateaux dans la célèbre marina de Tutukaka sur l’île du Nord. Les images montrent des bateaux qui ont rompu leurs amarres.
Des vidéos montrent également des vagues déferlant sur des maisons, des propriétés et une église dans lesTonga. Pour le moment – et c’est heureux – il n’est pas fait état de blessés ou de morts. Il n’y a plus d »électricité et les communications sont extrêmement limitées aux Tonga. Comme une grande partie du pays est couverte de cendre, on craint que de nombreuses personnes souffrent de problèmes respiratoires et que l’eau potable vienne à manque.
L’armée néo-zélandaise surveille la situation aux Tonga et se tient prête à apporter son aide si le gouvernement tongien le demande.
Le tsunami a suivi l’éruption de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai qui a envoyé un panache de vapeur, de gaz et de cendre jusqu’à 20 km dans le ciel (voir image ci-dessous). Comme je l’ai déjà écrit, l’éruption a déclenché des alertes tsunami dans plusieurs pays, dont les Fidji, les Samoa, le Vanuatu, l’Australie et la Nouvelle-Zélande.
Source : New Zealand Herald.

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According to New Zealand newsmedia, tsunami waves have crashed into homes in Tonga following the devastating and violent eruption eruption mentined previously. Multiple Pacific countries are on alert including New Zealand where surging seas have damaged boats in the popular North Island Tutukaka marina, with images showing vessels pulled from their moorings and some left marooned.

Video footage also shows waves washing through homes, properties and a church in Tonga, but there are not yet reports of injuries or fatalities. Power is out and communication are extremely limited in Tonga. With much of the country covered in ash, there are fears that many people are struggling to breathe and that fresh drinking water might be limited.

The New Zealand Defence Force said it was monitoring the situation in Tonga and stood ready to assist if requested by the Tongan government.

The tsunami followed the eruption of Hunga Tonga-Hunga Haʻapai which sent ash, steam and gas up to 20km into the air. As I put it before, the eruption sparked tsunami warnings and alerts in multiple countries including Fiji, Samoa, Vanuatu, Australia and New Zealand

Source: New Zealand Herald.

Source: Tonga Services