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Hawaii: Brouillard volcanique et aide à la population // Hawaii: The « vog » and how to manage it

drapeau-francaisL’interruption des alizés est un phénomène fréquent sur l’île Hawai’i pendant les mois d’hiver. La présence de ces vents, ou leur absence, joue un rôle essentiel, car ce sont eux qui gèrent la répartition du brouillard volcanique du Kilauea – le « vog », raccourci pour « volcanic fog » – à travers la Grande Ile.

Le « vog », provoqué par le dioxyde de soufre (SO2) émis par le Kilauea, est un problème fréquent, en particulier depuis l’ouverture de la bouche active dans le cratère de l’Halema’uma’u en 2008. On a alors enregistré une augmentation spectaculaire de la quantité de SO2 et d’autres gaz libérés par le volcan, ainsi que les effets néfastes du « vog » sur l’île. Les émissions de gaz ont légèrement diminué par rapport au début de l’éruption sommitale en 2008, mais le « vog » reste un problème pour les zones habitées, avec des conséquences sur la santé, l’agriculture et les infrastructures.

De mai à septembre, les alizés soufflent de 80 à 95% du temps, mais d’octobre à avril, la fréquence passe de 50 à 80%. Lorsque ces vents sont absents, les zones touchées par le « vog » couvrent la partie orientale de la Grande Ile, voire l’île toute entière, et même parfois l’ensemble de l’État d’Hawaii.

Afin de mieux gérer le « vog » cet hiver, de nouvelles ressources sont disponibles pour permettre à la population de se familiariser avec le brouillard, et de minimiser son impact. Un nouveau site Internet intitulé “Hawaii Interagency Vog Information Dashboard” fournit les premières informations sur le « vog ». Les sujets abordés incluent les prévisions concernant ce brouillard, ses concentrations en temps réel, les effets sur la santé, les impacts environnementaux et comment les gens peuvent se protéger. On trouve aussi sur le site des liens vers des publications scientifiques.

Le site oriente également les utilisateurs vers de nouveaux produits d’information sur le « vog ». On trouve, entre autres, un « booklet of frequently asked questions » (livret de questions fréquemment posées), une brochure et une affiche sur la protection contre le « vog » qui sont disponibles en ligne et qui peuvent être consultées ou téléchargées. Des exemplaires imprimés sont disponibles auprès des services de santé. Ils sont également distribués dans les bibliothèques et les écoles de la Grande Ile.

Les services sanitaires hawaiiens diffusent une rubrique intitulée “Hawaii ShortTerm SO2 Advisory”  qui fournit en temps réel des données sur le niveau de SO2, ce qui est extrêmement utile pour les zones proches du Kilauea. Pour les habitants de la partie ouest d’Hawaii (région de Kona en particulier), les informations sur les particules sont disponibles via l’onglet “AirNow particle data” du site Internet mentionné précédemment.

Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisA common occurrence on Hawai‘i Island during winter months is the frequent interruption of the trade winds. These winds, or the lack of them, play a leading role in determining where vog (a short word for volcanic fog) from Kilauea volcano is distributed across Big Island.

Vog, caused by sulfur dioxide gas (SO2) emitted from Kilauea, has been a frequent problem on Hawaii Big Island. Since the onset of the summit eruption in 2008, there has been a dramatic increase in the amount of SO2 and other gases released from the volcano and in the damaging effects of vog on the island. Gas emissions have decreased somewhat since the summit eruption began in 2008, but vog continues to challenge Hawai‘i communities, causing impacts to health, agriculture, and infrastructure.

From May to September, trade winds blow 80 to 95% of the time, but from October to April, the frequency drops to 50 to 80%. When trade winds are absent, areas impacted by vog can include East Hawaii, the whole Island of Hawaii, and, at times, the entire State of Hawaii.

For this winter’s vog season, new resources are available to help people become familiar with, and minimize their exposure to vog. A new internet-based “Hawaii Interagency Vog Information Dashboard”   provides a user-friendly starting point to search for information about vog. Topics on this dashboard include vog forecasts, real-time vog concentrations, health effects and environmental impacts of vog, and how people can protect themselves from vog, as well as links to published scientific literature.

The dashboard also leads users to a new suite of concise vog information products. These products, which include a « booklet of frequently asked questions »  and a brochure and poster on protecting yourself from vog, are available online, where they can be viewed or downloaded. Print copies of these vog information products are available through the Hawai‘i Department of Health District offices. They are also in the process of being distributed to public libraries and schools around the Island of Hawai‘i.

The Hawai‘i Department of Health has released “Hawaii ShortTerm SO2 Advisory” which provides data on current SO2 gas levels, is extremely helpful for areas close to Kīlauea. But for West Hawaiʻi (Kona) residents, the more relevant particle information is available through the vog dashboard link to “AirNow particle data.”

Source: USGS / HVO.

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Le panache de gaz de l’Halema’uma’u contribue à la présence du « vog » à Hawaii.

(Photo: C. Grandpey)

 

 

 

 

 

 

Le GPS et la surveillance volcanique // GPS and volcano monitoring

drapeau-francaisLe GPS (Global Positioning System) fait aujourd’hui partie de notre vie quotidienne. Beaucoup de gens en possèdent au moins un exemplaire, que ce soit dans leur smartphone (téléphone intelligent) ou dans leur voiture
Le GPS est également devenu un outil indispensable dans la surveillance volcanique. La Grande Ile d’Hawaii a été dotée d’un réseau de plus de 60 stations GPS conçues pour la recherche scientifique et exploitées par le personnel de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO). Ces stations sont utilisées pour contrôler les mouvements du sol et détecter ce qui se passe à l’intérieur et autour des volcans hawaïens.
En effet, lorsque le magma s’accumule dans le système d’alimentation d’un volcan, il fait monter la pression dans la chambre magmatique, ce qui provoque une inflation de l’édifice volcanique. A l’inverse, lorsque le magma s’évacue de la chambre (lors d’une éruption, par exemple), on enregistre une phase de déflation de l’édifice.
En mesurant le mouvement des stations GPS par rapport au réservoir magmatique, les scientifiques du HVO peuvent estimer la quantité de magma qui se déplace à l’intérieur et à l’extérieur du système d’alimentation. Avec un réseau dense de capteurs fournissant des données en continu, ils peuvent également détecter les changements susceptibles d’indiquer une ascension du magma vers la surface.
Les données GPS sont cruciales pour mesurer d’autres phénomènes volcaniques. Par exemple, elles sont utilisées pour contrôler le flanc sud du Kilauea et son mouvement vers l’océan, un processus qui crée des contraintes pouvant provoquer des séismes. Les grands séismes entraînent également des déplacements du sol qui peuvent être mesurés avec des GPS de qualité scientifique.
L’instrumentation dans une station GPS scientifique utilise les mêmes signaux qu’un smartphone ou un GPS automobile. Cependant, il y a deux différences importantes. Tout d’abord, les GPS scientifiques sont immobiles. Les antennes GPS à Hawaii sont solidement arrimées, étant donné que leur fonction est de mesurer les mouvements du sol proprement dit.
La seconde différence est la façon dont le HVO analyse les signaux GPS. Les instruments envoient des données via des liaisons sans fil au HVO où les scientifiques calculent les positions à l’aide d’une méthode beaucoup plus précise que celle dont dispose un appareil portatif. En fin de compte, les scientifiques obtiennent des positions précises à quelques millimètres près. Cela signifie qu’ils peuvent détecter des modifications très faibles et très lentes dans la morphologie du terrain.
Les GPS scientifiques fournissent également des mesures précises pour des mouvements du sol importants et rapides, comme ceux qui se produisent avant et pendant une éruption ou une intrusion magmatique.
Les évolutions récentes dans les techniques de traitement de données GPS scientifiques ont élargi leur champ d’applications. Elles sont capables de fournir des mises à jour seconde par seconde sur les mouvements du sol et calculer ces derniers en temps réel, ou quelques secondes seulement après leur collecte.

Même si les données GPS en temps réel ont une précision inférieure aux données GPS calculées sur une journée entière, elles peuvent détecter de manière fiable les mouvements du sol d’environ 5 cm, et des améliorations sont en cours pour augmenter cette précision.

Dans les jours, les heures et les minutes qui précèdent une éruption, la rapidité du HVO pour déterminer la direction empruntée par le magma devient essentielle. Plus grande sera la vitesse de réaction des scientifiques et plus précises seront les données fournies par les instruments, plus vite ils pourront informer et fournir des conseils à la Protection Civile et à la population sur le lieu et l’impact possible de l’éruption.
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisThe Global Positioning System (GPS) has become part of everyday life. Many people have it in their cell phones or in their cars

GPS has also become an indispensable tool in volcano monitoring. Hawaii Big Island has been equipped with a network of over 60 scientific-grade GPS stations operated by scientists at the USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO). They are used to monitor ground motion and detect what is happening inside and around Hawaiian volcanoes.

Indeed, as magma accumulates in a volcano’s plumbing system, it increases the pressure in the magma chamber, which pushes the ground outward. On the contrary, when magma leaves the chamber (during an eruption, for instance), the ground is drawn back inward.

By measuring the motion of GPS instruments toward and away from the magma reservoir, HVO scientists can estimate how much magma is moving in and out of the system. With a dense network of sensors and continuous data, they can also detect changes that might indicate magma movement toward the surface.

GPS data are also crucial for measuring other phenomena on the volcano. For example, GPS data are used to monitor the movement of Kilauea’s south flank toward the ocean, a process that creates stresses that can lead to earthquakes. Large earthquakes also produce permanent ground displacements that can be measured with scientific-grade GPS.

The instrumentation in a scientific GPS station utilizes the same signals as a cell phone or car navigation system. However, there are two key differences. First, scientific GPS instruments are not moved around. GPS antennas are tightly fixed to the ground, because their purpose is to measure the motion of the ground itself.

The second difference is the way HVO analyzes signals from GPS satellites. The instruments send data via wireless links to HVO, where scientists calculate positions by using a method which is far more accurate than a hand-held device can provide. In the end, they obtain positions precise to several millimetres. This means they can track very small and slow changes in the shape of the ground.

Scientific GPS also provides accurate measurements of large, fast motions, like those that occur before and during an eruption or intrusion.

Recent developments in data processing techniques have extended the use of scientific GPS data to provide second-by-second updates in ground position and to calculate these in “real-time,” or within seconds of data collection.

While “real-time” GPS has lower accuracy than GPS positions calculated over an entire day, they can now reliably detect motions of about 5 cm, and improvements are in progress to increase this accuracy. In the days, hours, and minutes leading up to an eruption, the speed at which HVO can determine where magma might be headed becomes critical. The more accurately and quickly scientists can get this information, the faster they can provide guidance to emergency managers and the public about possible eruption locations and impacts.

Source : USGS / HVO.

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Ce graphique – rafraîchi quotidiennement – montre les modifications de distance entre les deux stations GPS (carrés verts sur la carte) situées de part et d’autre de la caldeira du Kilauea.

Le HVO et les séismes // The Hawaiian Volcano Observatory and the earthquakes

drapeau-francaisComme il le fait de temps à autre, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) vient de publier un article très intéressant sur les séismes, les techniques de mesure et leur interprétation.
L’Observatoire explique aux lecteurs de l’article que, lorsque la terre tremble, les ondes sismiques sont captées par des sismomètres installés un peu partout à Hawaii. Ces données sont envoyées quasiment en temps réel vers le HVO où des ordinateurs avec des logiciels adaptés contrôlent l’activité sismique 24 heures sur 24. Lorsque quatre stations sismiques ou plus détectent un séisme, l’ordinateur détermine automatiquement la localisation et la magnitude de l’événement. Si cette dernière est supérieure à M 3,0, l’ordinateur envoie l’information vers le site du HVO sans aucune intervention humaine. L’Earthquake Notification Service (service se signalement des séismes) alerte alors ses abonnés. Le processus intervient généralement dans les cinq minutes qui suivent le séisme.
Les sismologues du HVO passent ensuite ces données au crible. Ils recalculent les paramètres du séisme et, si nécessaire, modifient les données qui ont été communiquées précédemment de manière automatique. Pour les séismes d’une magnitude supérieure à M 4,0, les scientifiques effectuent leur propre vérification dans les deux heures et émettent un nouveau bulletin d’information. Les événements inférieurs à  M 4,0 sont examinés régulièrement en quelques jours.
Après examen par un sismologue, la magnitude du séisme peut être augmentée ou diminuée de quelques dixièmes. D’autres organismes que le HVO, tels que le Pacific Tsunami Warning Center et le National Earthquake Information Center peuvent, eux aussi, apporter de légères modifications.
La notion de magnitude sismique remonte à 1935, lorsque Charles Richter a mis au point une méthode de comparaison des tailles relatives des séismes dans le sud de la Californie. Il a mesuré la façon dont l’amplitude des secousses diminue avec la distance par rapport au lieu où s’est produit le séisme. En utilisant le logarithme de l’amplitude maximale, Richter a pu établir une échelle montrant le vaste éventail de magnitude des séismes. Par exemple, sur cette échelle, la magnitude d’un séisme de M 4,0 est dix fois plus élevée que celle d’un événement de M 3,0.
Aujourd’hui, il existe de nombreux types de magnitude sismique qui tirent parti des progrès de l’instrumentation et ils couvrent une vaste gamme de situations. Pour les séismes supérieurs à environ M 5,5, la mesure de grandeur la plus utilisée est la magnitude de moment (Mw) qui rend compte du processus physique à l’origine de l’émission de l’énergie sismique à la source. Elle dépend de la taille de la rupture et du glissement opérée sur la faille. Pour chaque augmentation de 0,2 de la magnitude de moment, l’énergie double. Par exemple, un séisme de M 6,2 libère environ deux fois plus d’énergie qu’un événement M 6,0.
Pour les séismes mineurs, comme ceux qui se produisent quotidiennement à Hawaii, le HVO calcule deux types de grandeur basés soit sur la durée, soit sur l’amplitude de la secousse enregistrée par les sismomètres. La magnitude de durée a tendance à être mieux adaptée aux petits séismes (inférieurs M 2,0) qui se situent à une profondeur inférieure à 20 km. La prise en compte de l’amplitude, qui est une formulation moderne de la magnitude selon Richter, convient davantage aux séismes locaux qui ont des magnitudes comprises entre M 2,0 et M 5,5.
La magnitude obtenue est en fait une moyenne des valeurs calculées par chaque sismomètre. Ces valeurs varient en fonction de la distance, de la direction, de l’instrument et du type de matériau traversé par l’onde sismique. Les sismologues du HVO déterminent quelles sont les stations sismiques qui fournissent les estimations de magnitude les plus fiables et les plus objectives ; ils déterminent ensuite une moyenne et choisissent la durée ou l’amplitude la plus adaptée pour déterminer la magnitude de chaque événement.
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisAs it does from time to time, the Hawaiian Volcano Observatory has just posted a very interesting article about earthquakes, the way they are measured and interpreted by the Observatory.

The readers of the article are explained that when the earth shakes, seismic waves are picked up seismometers which are located across Hawaii. This seismic data is relayed in near real-time to HVO, where computers trained to look for earthquake patterns keep watch around the clock. When four or more stations detect an earthquake, the computer automatically estimates the location and magnitude of the event. If the earthquake magnitude is above M 3.0, the computer posts the information to HVO’s website without any human intervention. The USGS Earthquake Notification Service then alerts subscribers. This generally happens within five minutes of the earthquake.

HVO’s seismologists then spring to action to review the data. They recalculate the earthquake parameters and, if needed, overwrite the previously posted automatic ones. For M 4.0 and higher earthquakes, the scientists complete their manual review within two hours and issue a news release. Events smaller than  M4.0 events are reviewed routinely within a few days.

Upon review by a seismologist, the earthquake’s magnitude can go up or down by a few tenths. Different groups, such as the Pacific Tsunami Warning Center and the USGS National Earthquake Information Center, might also report slightly different magnitudes.

The concept of earthquake magnitude dates back to 1935, when Charles Richter created a way to compare the relative sizes of earthquakes in southern California. He measured how the amplitude of shaking recorded by seismometers decreased with distance from an earthquake. Using the logarithm of the maximum amplitude, Richter was able to derive a scale that conveyed the wide range of earthquake sizes, which can vary by several orders of magnitude. For example, on this scale, the amplitude of an M 4.0 earthquake is ten times higher than that of an M 3.0 event.

Today, there are numerous types of earthquake magnitudes that take advantage of advances in seismic instrumentation and cover a wide range of situations. For earthquakes higher than about M 5.5, the most common measure of magnitude is called moment magnitude (Mw), which relates fundamentally to the energy released by an earthquake’s fault motion. For every 0.2 increase in moment magnitude, the energy doubles. For example, an M 6.2 earthquake releases roughly twice as much energy as an M 6.0 event.

For smaller earthquakes, like those that happen daily in Hawaii, HVO computes two types of magnitude based on either the duration or amplitude of the shaking recorded by seismometers. Duration magnitude tends to work better for smaller earthquakes (less than about M 2.0) that are located shallower than 20 km beneath the surface. Amplitude magnitude, which is a modern-day formulation of Richter’s magnitude, works better for local earthquakes with magnitudes between about M 2.0 and M 5.5.

Any reported magnitude is actually an average of values computed for each seismometer that recorded the earthquake. These values vary depending on distance, direction, instrument, and the type of material along the seismic wave’s path. HVO seismologists evaluate which stations provide the most reliable and objective magnitude estimates, average them together, and select either duration or amplitude as the preferred magnitude type for each event.

Source : USGS / HVO.

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Sismographes à Hawaii (Photo: C. Grandpey)

Stages de formation à Hawaii pour volcanologues du monde entier // Training periods in Hawaii for worldwide volcano experts

drapeau-francaisChaque année depuis 1990, l’Université d’Hawaii à Hilo, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) et l’Agence pour le Développement International (USAID) – gérés par l’USGS – parrainent aux Etats Unis un programme de formation de 8 semaines qui s’adresse aux scientifiques du monde entier dont le travail est de surveiller les volcans actifs.
L’idée de ce stage de formation a germé en 1902 dans la tête de Thomas Jaggar – fondateur du HVO – quand il s’est rendu à la Martinique et a constaté les dégâts causés par l’éruption de la Montagne Pelée. Plus de 30 000 personnes avaient été tuées, et ses observations de la catastrophe ont contribué à ses efforts pour «protéger la vie et les biens sur la base de réalisations scientifiques solides ».
Aujourd’hui, plus de 800 millions de personnes vivent à moins de 100 km de volcans actifs particulièrement dangereux. Selon un rapport récent commandé par le bureau des Nations Unies pour la réduction des risques dus aux catastrophes naturelles, au cours des quatre derniers siècles, près de 280 000 personnes ont été tuées par l’activité volcanique.
Malgré cela, de nombreux pays à travers le monde manquent de ressources pour former correctement des équipes scientifiques en matière de surveillance volcanique, des mesures à prendre lors des éruptions et de l’ évaluation des risques, qui sont des compétences clés pour permettre aux populations de continuer à vivre dans les zones volcaniques actives.
En 2016, une douzaine de scientifiques en provenance de Chine, Corée du Sud, Indonésie, Philippines, Costa Rica, Nicaragua, Pérou et Chili ont participé à ces cours et à des travaux sur le terrain du Kilauea et ailleurs sur la Grande Ile d’Hawaii.
La formation va de la théorie à la pratique et comprend des méthodes spectroscopiques de mesure de gaz volcaniques, la télédétection par satellite, comment installer et maintenir des sismomètres et des panneaux solaires, et plus encore. Les étudiants et les enseignants ont passé leur temps en salle de classe pour les cours théoriques, dans le département informatique, dans les laboratoires et sur le terrain, en particulier sur et autour de la coulée de lave active qui s’échappe en ce moment du Kilauea.
Après avoir travaillé à Hawaii, les participants au stage de formation se dirigeront vers les volcans actifs du Pacifique Nord-Ouest, où ils seront hébergés par l’Observatoire Volcanologique des Cascades. Dans cette région, ils se rendront sur des stratovolcans explosifs comme le Mont St. Helens et le Mont Hood, dont l’activité ressemble à celle des volcans de leurs pays d’origine.
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisEvery year since 1990, the University of Hawaii at Hilo, the USGS Hawaiian Volcano Observatory, and the USGS/U.S. Agency for International Development (USAID) have sponsored an annual 8-week-long International Training Program in the United States to help scientists monitoring volcanoes around the world.

Actually, the idea started in 1902, when Thomas Jaggar – founder of the Hawaiian Volcano Observatory – traveed to the Caribbean Island of Martinique where he witnessed the aftermath of the deadly Mount Pelee eruption. More than 30,000 people had been killed by the eruption, and the devastation he observed contributed to Jaggar’s lifelong work to “protect life and property on the basis of sound scientific achievement.”

Today, more than 800 million people live within 100 km of active, potentially deadly volcanoes. In the last four centuries, nearly 280,000 people have been killed by volcanic activity, according to a recent book commissioned by the United Nations Office for Disaster Risk Reduction.

Despite this, many nations around the world lack resources to properly train and grow teams of experts in volcano monitoring, eruption response, and hazard assessment, which are key skills required to help societies develop in volcanically active areas.

This year, a dozen scientists from China, South Korea, Indonesia, the Philippines, Costa Rica, Nicaragua, Peru, and Chile participated in classes and fieldwork at Kilauea and elsewhere on the island.

The training goes from theory to practice, and includes spectroscopic methods of measuring volcanic gas, satellite remote sensing, how to install and maintain seismometers and solar panels, and more. Students and instructors spend time in the classroom, at computers, in labs, and in the field, including experience working on/around Kilauea’s active lava flow.

After their time in Hawaii, class participants move on to the Pacific Northwest, where they are hosted by the Cascades Volcano Observatory. Their focus of learning there turns to explosive stratovolcanoes, like Mount St. Helens and Mount Hood, which are similar to the volcanoes of most concern in their home countries.

Source: USGS / HVO.

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Volcans effusifs (Kilauea) et explosifs (Mt St Helens) sont au programme des stages organisés par l’USGS aux Etats Unis. (Photos: C. Grandpey)