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Les inclinomètres du Kilauea (Hawaï) // Tiltmeters at Kilauea Volcano (Hawaii)

Au cours de ma conférence « Volcans et risques volcaniques », j’explique que le regretté Maurice Krafft comparait un volcan sur le point d’entrer en éruption à une personne malade ou blessée. Une telle personne a de la fièvre et des frissons et généralement mauvaise haleine. La plaie enfle également. Il en va de même avec un volcan sur le point d’entrer en éruption : la température des gaz augmente ; on enregistre une hausse de la sismicité ; la composition des gaz change et un gonflement de l’édifice est détecté par les instruments.
Ce dernier paramètre est développé par l’Observatoire Volcanologique d’Hawaï (HVO) dans un nouvel épisode de la série « Volcano Watch ».
Au cours du siècle dernier, les avancées technologiques ont considérablement amélioré la surveillance volcanique. Une innovation clé a été l’introduction d’inclinomètres (aussi appelés tiltmètres) de forage, des appareils capables de mesurer d’infimes variations d’inclinaison de la surface du volcan.
Les inclinomètres de forage sont utilisés par les scientifiques du HVO depuis le début des années 1970 et sont devenus un élément essentiel de la surveillance volcanique. Un instrument plus ancien appelé « inclinomètre à tube d’eau » était utilisé dans les années 1950.
Aujourd’hui, le réseau d’inclinomètres moderne sur l’île d’Hawaï fait partie d’un ensemble plus vaste d’outils de surveillance incluant des stations sismiques, des récepteurs GPS, des capteurs de gaz et des images fournies par les webcams et les satellites. Tous ces outils permettent aux scientifiques de surveiller les changements de comportement des volcans susceptibles de provoquer des éruptions.
Les inclinomètres sont des instruments sensibles conçus pour détecter de très légères variations de déformation du sol. Ils sont installés autour des volcans pour surveiller l’évolution de la surface de la Terre causée par le déplacement du magma sous terre. Ces mouvements précèdent souvent les éruptions car le magma exerce une pression sur la roche environnante, tout en provoquant un gonflement ou un léger déplacement de la surface.
Les inclinomètres actuels fonctionnent avec une grande précision. Ils peuvent détecter des variations de seulement cinq nanoradians, soit moins d’un millionième de degré. Ce niveau de précision rend les inclinomètres indispensables pour suivre les changements subtils de l’activité volcanique et fournir des alertes précoces aux scientifiques.
Une vingtaine d’inclinomètres de forage sont installés stratégiquement sur le Kilauea et le Mauna Loa, à des endroits clés des sommets et des caldeiras de ces volcans. Ces zones sont importantes car elles sont les plus susceptibles de subir une déformation importante du sol pendant les périodes d’activité volcanique et avant le début d’une éruption.
Ces inclinomètres fonctionnent en continu et génèrent un point de données toutes les 60 secondes. Ainsi, ils peuvent transmettre ces données en temps quasi réel au HVO. Elles sont essentielles pour la détection précoce de l’activité volcanique. Par exemple, au cours de son ascension vers la surface, le magma peut provoquer une inclinaison significative du sol qui est enregistrée par les inclinomètres. En analysant plusieurs ensembles de données, les scientifiques peuvent déterminer la zone où le magma se déplace et si une éruption est imminente.
Les inclinomètres de forage nécessitent un entretien de routine, notamment le changement des batteries et la mise à niveau de la télémétrie radio utilisée pour envoyer les données au HVO.

Maintenance d’un inclinomètre de forage au sommet du Kilauea (Crédit photo : HVO)

Chaque inclinomètre a également une plage d’inclinaison limitée sur laquelle il peut enregistrer la déformation avec précision. Les inclinomètres analogiques du HVO doivent être mis à niveau manuellement si la déformation dépasse 300 microradians. L’inclinomètre aura alors besoin d’un peu de temps pour « se stabiliser » avant que les données puissent être de nouveau utilisées quantitativement. À côté des appareils analogiques, des inclinomètres numériques peuvent être mis à niveau à distance sans interruption de la qualité des données.
Les inclinomètres sont particulièrement utiles pour suivre les changements au fur et à mesure que le sommet du Kilauea gonfle et se dégonfle (phases d’inflation et de déflation). Le réseau d’inclinomètres du Kilauea a aussi fourni des informations précieuses sur la migration du magma entre le sommet et la Middle East Rift Zone au cours des nombreuses intrusions qui ont conduit à la dernière éruption dans et près du Nāpau Crater du 15 au 20 septembre 2024.
Le Mauna Loa fait également l’objet d’une surveillance étroite par le réseau d’inclinomètres du HVO. Bien que moins actif que le Kilauea au cours des dernières décennies, le Mauna Loa est toujours susceptible de donner naissance à des éruptions dangereuses. Au cours des mois qui ont précédé et des heures qui ont suivi le début de l’éruption de 2022, les inclinomètres ont joué un rôle essentiel car ils ont permis aux scientifiques de suivre l’activité et la déformation de plus en plus importante du sommet.
Les inclinomètres sont donc un élément essentiel du réseau de surveillance volcanique à Hawaï. En détectant des changements subtils dans l’inclinaison du sol, ils fournissent des signaux d’alerte précoce et permettent aux scientifiques de mieux comprendre le comportement des volcans d’Hawaï.
Source : USGS / HVO.

 

Données d’inflation du Kilauea obtenues grâce aux inclinomètres installés dans la zone sommitale du volcan (Source : HVO).

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I explain in my conference « Volcanoes and volcanic hazards » that the late Maurice Krafft used to compare a volcano about to erupt with a sick or wounded person. Such a person has a fever and chills and usually bad breath. The wound also swells. It is the same with a volcano about to erupt : gas temperature rises ; seismicity increases ; gas composition changes and an inflation of the edifice is detected by the instruments.

This last parameter is developed by the Hawaiian Volcano Observatoty (HVO) in a new « Volcano Watch » episode.

Over the past century, technological advancements have vastly improved volcano monitoring. One key innovation was the introduction of modern borehole tiltmeters, devices that measure very small changes in the inclination of the volcano’s surface.

Borehole tiltmeters have been used by the HVO scientists since the early 1970s and have since become an essential part of the volcano monitoring program. An older style of instrument called a “water tube tiltmeter” goes back even further to the 1950s.

Today the modern tiltmeter network on the Island of Hawaii forms part of a larger array of monitoring tools, including seismic stations, GPS receivers, gas sensors, and webcam/satellite imagery. Together, these tools help scientists keep a close eye on the changing behaviors at volcanoes that may lead to eruptions.

A tiltmeter is a sensitive instrument designed to detect very slight changes in deformation of the ground. They are installed around volcanoes to monitor changes in the Earth’s surface caused by magma moving underground. These movements often precede eruptions, as pressure from magma pushes against the surrounding rock, causing the surface to bulge or shift slightly.

Today’s tiltmeters work with high precision. They can detect changes as small as five nanoradians, or less than one millionth of a degree. This level of precision makes tiltmeters invaluable for tracking subtle changes in volcanic activity and providing early warnings to scientists.

More than a dozen borehole tiltmeters are strategically installed on Kilauea and Mauna Loa at key locations across the volcano summits and calderas. These areas are of particular interest because they are most likely to experience significant ground deformation during periods of volcanic unrest and before an eruption onset.
These tiltmeters operate continuously and produce one data point every 60 seconds, transmitting data in near real-time to HVO. This data is critical for early detection of volcanic activity. For example, when magma begins to rise toward the surface, it can cause noticeable tilting of the ground, which is recorded by the tiltmeters. By analyzing multiple monitoring datasets, scientists can determine where magma is moving and whether an eruption may be imminent.

Borehole tiltmeters need routine maintenance including changing batteries and upgrading the radio telemetry used to send the data back to HVO. Each tiltmeter also has a limited range of tilt over which it can accurately record deformation. For example, HVO analog tiltmeters need to be manually leveled in their boreholes if deformation exceeds 300 microradians. Then, the tiltmeter will need time to “settle” from the physical disturbance before the data can be used quantitively. Other digital tiltmeters can be leveled remotely with no interruption in data quality.

Tiltmeters have been particularly useful in tracking changes as Kilauea’s summit inflates and deflates. Kilauea’s tiltmeter network provided valuable information about magma moving from the summit to the Middle East Rift Zone during the several intrusions leading up to the most recent eruption in and near Nāpau Crater from September 15th to 20th, 2024.

Mauna Loa has also been under close surveillance by HVO’s tiltmeter network. Although less active than Kilauea in recent decades, Mauna Loa is still capable of producing hazardous eruptions. In the months leading up to and in the hours during the initial onset of the 2022 Mauna Loa eruption, tiltmeters played a critical role in helping scientists track unrest and heightened summit deformation.

Tiltmeters are a crucial component of the volcanic monitoring network in Hawaii. By detecting subtle changes in ground inclination, they provide early warning signals of volcanic unrest and help scientists to better understand the behavior of Hawaii’s dynamic volcanoes.

Source : USGS / HVO.

Nouvelles d’Islande, de Campanie et d’Hawaï // News of Iceland, Campania and Hawaii

Dans sa dernière mise à jour (30 juillet 2024), le Met Office islandais indique que la sismicité quotidienne au sein de la chaîne de cratères Sundhnúkur (péninsule de Reykjanes, Islande) augmente régulièrement. Les modélisations montrent qu’il y a maintenant suffisamment de magma dans le réservoir sous Svartsengi pour déclencher une nouvelle éruption. Dans les mises à jour précédentes, le Met Office expliquait qu’une éruption pourrait se produire avant le 15 août. On peut lire dans la dernière mise à jour qu’ « il y a une probabilité de plus en plus grande que l’éruption se produise dans les 7 à 10 prochains jours. »
Le soulèvement du sol a légèrement diminué au cours des derniers jours. Ceci, ainsi que le type de sismicité détecté au cours des dernières heures, tend à confirmer qu’une intrusion ou une éruption est peut-être imminente.

 

Image de la déformation du sol actuellement (point vert) à Svartsengi. Les décrochements montrent le déclenchement des dernières éruptions (Source : Met Office)

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Dans son dernier bulletin du 30 juillet 2024, l’INGV indique que pendant la semaine du 22 au 28 juillet 2024, dans les Champs Phlégréens (Campanie, Italie) 74 séismes ont été enregistrés avec une magnitude maximale de M4.0. Une secousse de cette intensité a secoué le Golfe de Pouzzoles le 26 juillet sur le coup de midi, avec l’inquiétude habituelle au sein de la population, même si un tel événement est relativement fréquent dans la région.
S’agissant de la déformation du sol, on reste dans une phase inflationniste à raison d’environ 20 ± 3 mm par mois à la station de Rione Terra. Le soulèvement à cette station atteint 12,5 cm depuis janvier 2024. (voir les différents relevés ci-dessous).
Il n’y a pas de variation significative dans les paramètres géochimiques. La principale fumerolle, celle de Pisciarelli, montre une température moyenne de 95°C.
L’INGV ne s’attend pas à une évolution significative de la situation dans les Champs Phlégréens à court terme.

 

Évolution chronologique des mouvements du sol aux stations Rione Terra, Via Napoli, Porto, Solfatara, Cimitero de Pouzzoles et Accademia Aeronautica, entre le 1er janvier et le 28 juillet 2024. (Source : INGV).

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À Hawaï, le Kilauea n’est pas en éruption. Il n’y a pas eu de réactivation de l’essaim sismique des 22-25 juillet 2024 dans la partie supérieure de la zone de rift est (Upper East Rift Zone – UERZ). On n’a enregistré que quelques séismes sous le sommet du volcan et sur la zone de rift est. Les inclinomètres du sommet enregistrent une légère inflation tandis qu’un inclinomètre de la zone de rift est enregistre une légère déflation. Le HVO prévient que de nouveaux essaims sismiques pourraient se produire sans prévenir ou presque, annonçant une intrusion magmatique ou une éruption. Les émissions de SO2 au sommet sont faibles, avec environ 65 tonnes par jour en moyenne.
La sismicité et la déformation du sol sous la Middle East Rift Zone et la Lower East Rift Zone restent faibles.

 

Tout est calme dans le cratère de l’Halema’uma’u (Capture image webcam)

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In its latest update (July 30th, 2024), the Icelandic Met Office indicates that daily sismicity within the Sundhnúkur crater row (Reykjanes Peninsula, Iceland) is steadily increasing. Model calculations show that enough magma has now been recharged in the Svartsengi reservoir to trigger a new eruption. In previous updates, the Met Office warned that an eruption might occur before August 15th. One can read in the latest update that « there is an increased likelihood that this will occur within the next 7-10 days. »

The rate of ground uplift has decreased slightly during the past few days. This, along with the type of seismicity that was detected in the past hours, are indicators that a dike intrusion or a volcanic eruption may be imminent.

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In its latest bulletin of 30 July 2024, INGV indicates that during the week between July 22nd and July 28th in the Phlegraean Fields (Campania, Italy) 74 earthquakes were recorded with a maximum magnitude of M4.0. A tremor of this intensity was recorded in the Gulf of Pozzuoli on 26 July at noon, with the usual concern among the population, even if such an event is relatively frequent in the region.
As for the deformation of the ground, we remain in an inflationary phase at a rate of about 20 ± 3 mm/month at the Rione Terra station. The uplift at this station has reached 12.5 cm since January 2024. (see graphs above for the other stations).
There are no significant variations in the geochemical parameters. The main fumarole of Pisciarelli shows an average temperature of 95°C. INGV does not expect any significant developments in the situation of the Phlegraean Fields in the short term.

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In Hawaii, Kilauea is not erupting. There has been no reactivation of the July 22-25 seismic swarm in the upper East Rift Zone (UERZ). Only a few earthquakes are registered beneaththe volcano’s summit and the UERZ. Summit tiltmeters are recording minor inflation while an UERZ tiltmeter is recording minor deflation. HVO warns that additional seismic swarms may occur with little or no warning and result in either a magma intrusion or an eruption. SO2 emissions at the summit are low at about 65 tonnes per day on average.

Seismicity and ground deformation beneath the middle and lower East Rift Zone and lower Southwest Rift Zone remain low.

Islande : une éruption avant le 15 août ? // Iceland : an eruption before August 15th ?

Dans sa dernière mise à jour (23 juillet 2024), le Met Office islandais a indiqué que l’accumulation de magma sous Svartsengi se poursuivait à un rythme soutenu. Il y avait une forte probabilité d’une nouvelle intrusion magmatique et d’une éruption dans les semaines à venir. On estime qu’un volume compris entre 13 et 19 millions de mètres cubes doit s’être accumulé dans le réservoir avant que se déclenche la prochaine éruption. Selon les modélisations, le volume de recharge devrait approcher les 16 millions de mètres cubes dans les prochains jours. Le Met Office estime donc qu’une nouvelle intrusion magmatique et une éruption sont fortement probables dans les deux à trois prochaines semaines.

Graphique montrant l’évolution de l’inflation due à l’accumulation de magma dans le réservoir de Svartsengi depuis novembre 2023.

Quelques jours après le rapport du Met Office, Loftmyndir ehf., une entreprise spécialisée dans la cartographie et la photographie aérienne, a publié une nouvelle carte de Grindavík qui permet de visualiser le champ de lave autour de la ville. L’entreprise indique que sa superficie est de 13,6 km² et que le volume total de lave est de près de 150 millions de mètres cubes.

Certains scientifiques islandais pensent que la lave pourrait à nouveau entrer dans Grindavik en utilisant les fissures existantes. D’autres pensent que cela n’arrivera pas. Au final, c’est la Nature qui décidera !

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In its latest update (Juky 23rd, 2024), the Icelandic Met Office wrote that magma accumulation under the Svartsengi region continued at a steady rate. There was the increased likelihood of a new dike intrusion and an eruption in the coming weeks. It is estimated that a volume between 13 to 19 million cubic meters needs to be recharged before the next eruption is triggered. According to model calculations, the total recharge volume is likely to approach 16 million cubic meters. The Met Office thought that a new magma intrusion and an eruption was considered highly probable within the next two to three weeks.

A few days after the Met Office’s report, Loftmyndir ehf., a company which specializes in mapping and aerial photography, published a new map of Grindavík which helps visualize the flow and accumulation of lava. The company indicated that the area of the lava field in Grindavik is 13.6 km², and the total volume is nearly 150 million cubic meters.

Some Icelandic scientists think that lava could enter again Grindavik using existing fissures. Others think this will not happen. We just need to wait to see what Nature will decide !

Réveil du volcan sous-marin Axial (États Unis) // Awakening of Axial Seamount (United States)

Situé à environ 482 km à l’ouest d’Astoria, dans l’Oregon, le volcan sous-marin Axial – Axial Seamount – est le plus jeune volcan et le principal centre éruptif actif de la chaîne Cobb-Eickelberg, une chaîne de volcans sous-marins qui se termine au sud de l’Alaska. L’Axial se trouve à l’endroit où la chaîne croise la dorsale Juan de Fuca. Sa présence est le fruit du point chaud de Cobb, mais il se trouve aussi sur une zone d’accrétion océanique entre la plaque Juan de Fuca et la plaque nord-américaine, comme on peut le voir sur la carte ci-dessous.

Carte Montrant la position de l’Axial sur la dorsale Juan de Fuca (Source : USGS)

L’Axial Seamount est le volcan le plus actif de la région nord-ouest du Pacifique. Depuis de nombreuses années, les chercheurs suivent attentivement son activité qui connaît un processus cyclique d’inflation et de déflation depuis sa dernière éruption en 2015, décrite dans ma note du 16 septembre 2015 :
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2015/09/16/confirmation-de-leruption-de-laxial-seamount/

En mars 2024, le soulèvement du volcan sous-marin atteignait 90 – 95 % du niveau qui a précédé l’éruption de 2015 et se rapprochait du seuil susceptible de provoquer une nouvelle éruption. L’inflation, qui avait augmenté au moment de l’éruption de 2015, avait progressivement diminué jusqu’à ces derniers temps. Cependant, à partir d’octobre 2023, on a observé une augmentation significative du soulèvement au niveau de l’Axial, qui est actuellement estimé à 5 à 6 cm par an, signe d’un réveil potentiel du volcan. La hausse de l’inflation s’accompagne d’une augmentation de l’activité sismique avec de nombreuses secousses enregistrées récemment dans la région.

Source : NOAA

Les scientifiques affirment qu’une éruption pourrait se produire entre 2025 et 2026, mais admettent leur incapacité à prévoir un tel événement. Ils soulignent l’importance d’une surveillance et de recherches cohérentes pour améliorer la prévision des éruptions.
L’Axial Seamount présente la structure d’un volcan bouclier, semblable à ceux que l’on rencontre à Hawaï; elle contribue à son modèle éruptif distinct. Le comportement de l’Axial offre aux scientifiques des informations importantes sur les processus volcaniques sous-marins et les risques qui les accompagnent
Source : The Watchers.

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Located about 482 km west of Astoria, Oregon, Axial Seamount is the youngest volcano and current eruptive center of the Cobb–Eickelberg Seamount chain, a chain of seamounts that terminates south of Alaska. Axial lies where the chain intersects with the Juan de Fuca Ridge. It is a product of the Cobb hotspot, but now sits on an ocean spreading center between the Juan de Fuca Plate and the North American Plate (see map above).

Axial Seamount is the most active volcano in the Pacific Northwest region. For many years, researchers have been keenly observing the activity of the volcano which has been undergoing a cyclical process of inflation and deflation since its last eruption in 2015 that I described in a post of September 16th, 2015 :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2015/09/16/confirmation-de-leruption-de-laxial-seamount/

By March 2024, the seamount was 90 – 95% reinflated to its pre-eruption level and was getting close to a crucial threshold that might cause another eruption. The inflation rate which originally surged at the time of the 2015 eruption has progressively decreased until recently. However, from October 2023  there has been a noticeable increase in the pace of uplift, which is now estimated at 5 – 6 cm per year, indicating a potential awakening.The rise in inflation is accompanied by an increase in seismic activity with many earthquakes rocking the region recently (see chart above).

Although no real prediction is possible, local scientists say that an eruption might occur between 2025 and 2026, but they admit the unpredictability of volcanic activity, emphasizing the importance of consistent monitoring and research to improve eruption forecasting.

Axial Seamount’s shield volcano structure, similar to those found in Hawaii, contributes to its distinct eruptive pattern. This behaviour offers scientists important information about underwater volcanic processes and their possible hazards.

Source : The Watchers.