Les ondes sonores des volcans sous-marins // Sound waves from submarine volcanoes

C’est bien connu: il y a beaucoup plus de volcans actifs au fond des océans que sur la terre ferme. Dissimulés dans les profondeurs des océans, leurs éruptions peuvent être extrêmement violentes et très difficiles à détecter. Cependant, de nouveaux enregistreurs permettront peut-être aux scientifiques de cartographier ces événements  beaucoup plus rapidement.
À l’aide d’hydrophones nouvelle génération, des scientifiques de l’Observatoire des Volcans d’Alaska (AVO) et de l’US Geological Survey (USGS) ont enregistré les éruptions de deux volcans. Lors de la présentation des résultats de leurs recherches à la 174ème réunion de l’Acoustical Society of America à la Nouvelle-Orléans, l’équipe de chercheurs a montré à quel point les éruptions de ces deux volcans sont radicalement différentes. En effet, certaines explosions durent des heures tandis que d’autres transpercent la mer comme des coups de canon. Au-dessus de la surface, les éruptions sous-marines peuvent passer inaperçues. Sous l’eau, cependant, elles peuvent envoyer des ondes de choc incroyablement puissantes sur des kilomètres.
Sur Terre, l’activité volcanique est habituellement contrôlée en utilisant des sismographes. Les scientifiques peuvent ainsi connaître et enregistrer l’intensité et la profondeur de l’activité volcanique en utilisant ces données. En revanche, les ondes sonores se déplacent différemment dans de vastes étendues d’eau comme les océans, si bien que la sismologie classique peut ne pas être en mesure d’enregistrer les éruptions sous-marines.
En utilisant des hydrophones de haute technologie, l’équipe scientifique a enregistré des sons très différents émis par l’éruption de l’Ayhi en 2014 dans les îles Mariannes du Nord et par les éruptions du Bogoslof en 2015 et 2016 dans les Aléoutiennes (Alaska).
Les éruptions de l’Ahyi et du Bogoslof étaient différentes. C’est peut-être dû à la composition de leur magma, à la quantité de gaz émis et la pressurisation du système. L’Ahyi est également complètement sous l’eau, avec son sommet à environ 75 mètres de profondeur, tandis que le sommet du Bogoslof émerge à la surface de l’océan.
L’Ahyi a connu des milliers de brèves explosions sur une période de deux semaines. Cela a donné lieu à des sons semblables à des coups de canon. En revanche, les éruptions du Bogoslof ont été plus soutenues et ont parfois duré des minutes ou des heures. Des séismes et des épisodes de tremor ont accompagné ces éruptions, avec des panaches de cendre qui perçaient la surface de l’océan.
Les puissantes ondes sonores peuvent se déplacer sur des milliers de kilomètres à travers les océans. Les scientifiques ont capté certains signaux de l’Ahyi sur des hydrophones au large des côtes du Chili, à plus de 15 000 kilomètres à travers le Pacifique. Cependant, de nombreux sons volcaniques n’atteignent pas ce niveau car ils sont trop faibles ou peuvent être bloqués par la topographie, des îles par exemple. Tout comme les bruits au-dessus de la mer, des objets comme les murs peuvent rendre plus difficile la perception d’un son.
Les scientifiques peuvent utiliser des instruments sismiques et audio pour dessiner une meilleure image des éruptions volcaniques sous-marines. Selon un communiqué de presse, les signaux émis par une éruption volcanique sous-marine peuvent même être détectés par des dispositifs de surveillance des chants des baleines.
Source: Adapté d’un article publié dans Newsweek.

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It is a well-known fact: There are far more active volcanoes at the bottom of the oceans than on land. Buried in the depths of the oceans, their violent eruptions can be extremely powerful and very difficult to detect. However, new recordings may help scientists map these incredible events much more quickly.

Using hydrophones, scientists from the Alaska Volcano Observatory (AVO) and the U.S. Geological Survey (USGS) recorded the sounds of two volcanoes erupting. Presenting their findings at the 174th Meeting of the Acoustical Society of America in New Orleans, the team showed how different eruptions sound drastically different. Indeed, some explosions last hours while others rip through the sea like gunshots. Above the surface, submarine eruptions may go unnoticed. Underwater, however, they can send incredibly powerful shockwaves many kilometres.

Volcanic activity is usually monitored using seismology. Scientists can recognize and record the size and depth of volcanic activity using this data. Sound waves travel differently in vast bodies of water like oceans, so normal seismology can fall short in recording underwater eruptions.

Using sophisticated hydrophones, the team recorded vastly different sounds from the 2014 eruption of Ayhi in the Northern Mariana Islands, and from the 2015 and 2016 eruptions of Bogoslof in the Aleutians (Alaska).

The eruption styles of Ahyi and Bogoslof were different. This could be due to differences in the two systems, such as magma composition, amount of gas, and pressurization of the system. Ahyi is also completely submerged at around 75 metres deep, while Bogoslof is very shallow with part of its top peeking out of the water.

Ahyi produced thousands of short explosions over a two-week period. This resulted in sounds akin to gunshots. The Bogoslof recordings, however, showed sustained eruptions lasting anything from minutes to hours. Earthquakes and tremors accompanied these eruptions, with plumes of ash breaking through the surface of the ocean.

The powerful soundwaves can be carried thousands of kilometres through the sea. The scientists have found some of the Ahyi signals on hydrophones off the coast of Chile, more than 15,000 kilometres across the Pacific. Many volcanic sounds won’t reach this far, however, because either they are too weak or they may be blocked by topography, such as islands. Just like noises above the sea, objects like walls can make it harder to listen to a sound.

Scientists can use both seismic and audio instruments to build a better picture of underwater volcano eruptions. According to a press release, the signs of an underwater volcanic eruption can even be picked up by whale song-monitoring devices.

Source : Adapted from an article published in Newsweek.

Nouveau profil de l’Ahyi après l’éruption de 2014 (Source: USGS)

Vue du Bogoslof le 15 août 2017 (Crédit photo: AVO)

 

Meilleure surveillance du Bogoslof (Alaska) // Better monitoring of Bogoslof Volcano (Alaska)

Comme le Bogoslof ne dispose pas d’instruments de mesure, il est très difficile pour les scientifiques de l’AVO de savoir ce qui se passe sur l’île ou de prévoir les éruptions. C’est ennuyeux car le volcan se trouve sur la route empruntée par les avions entre l’Amérique et l’Asie. Les panaches de cendre produits par les éruptions peuvent devenir un véritable problème pour les moteurs des avions.
Personne ne vit sur l’Ile Bogoslof ; la zone habitée la plus proche est Unalaska, à une centaine de kilomètres. Afin de compenser le manque d’équipement, l’AVO vient d’installer deux hydrophones près de l’île afin d’écouter et d’enregistrer les ondes sismiques pendant une éruption. Comme les hydrophones sont proches de l’île et de la colonne d’eau, ils seront particulièrement aptes à enregistrer le comportement du Bogoslof entre les éruptions, ce qui est impossible avec le réseau de surveillance à distance existant.
Un autre équipement a également été installé par l’AVO pour détecter la présence d’éclairs qui apparaissent souvent avec la présence d’électricité statique dans les panaches de cendre au cours d’une éruption. Les nouveaux capteurs font partie du World Wide Lightning Location Network, réseau mondial de détection de la foudre. Le réseau peut prévenir les pilotes lorsque des éruptions sont en cours. Les nouveaux capteurs permettront aux scientifiques de l’AVO de savoir si des éclairs se produisent sur le Bogoslof, et donc s’il y a beaucoup de cendre dans l’atmosphère. Ils pourront alerter les pilotes pour qu’ils évitent la zone

Source : Alaska Public Media.

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As Bogoslof Volcano is not equipped with measuring instruments, it is very difficult for AVO scientists to know what is happening on the island or to predict eruptions. This is a problem as the volcano lies on the route taken by planes between America and Asia. The ash plumes produced by the eruptions may become e real problem to the engines of the planes. No one lives on Bogoslof – the closest human neighbours are 100 km away in Unalaska.

In order to compensate for the lack of equipments, AVO has just installed two hydrophones underwater near the island in order to listen and record seismic waves during an eruption. Because the hydrophones are so close to the island and in the water column, they will be especially good at registering the low level activity at Bogoslof that the faraway monitoring network has missed.

Another piece of equipment was also installed by AVO to track lightning, including volcanic lightning, which happens when static electricity builds up in ash clouds. The new sensors are part of the World Wide Lightning Location Network. The network makes it easier to warn pilots that eruptions are underway. It could help scientists understand if there is lightning at Bogoslof, which would mean there is a lot of ash in the atmosphere and planes should avoid the area.

Source: Alaska Public Media.

Crédit photo: AVO