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Effondrement d’un glacier et crue glaciaire au Canada // Glacier collapse and GLOF in Canada

Afin d’illustrer les conséquences du réchauffement climatique sur les glaciers de montagne, le Parc national Jasper dans l’Etat d’Alberta au Canada, rappelle au public un événement survenu en 2012 au niveau du mont Edith Cavell lorsque le Ghost Glacier, un glacier suspendu, s’est effondré et a fini sa course dans le lac glaciaire en contrebas. Heureusement, cette crue glaciaire s’est produite de nuit. Elle aurait pu causer une catastrophe de jour car le site est fréquenté par des milliers de touristes en été.

C’est entre le 9 et le 10 août 2012 que quelque 125 000 mètres cubes de glace ont lâché prise sur la face nord du mont Edith Cavell. La masse de matériaux est tombée dans le lac glaciaire en contrebas. Le lac débordait déjà à cause des récentes pluies et de la fonte de la neige.

Des morceaux de glace de plus de quatre mètres de hauteur, pesant jusqu’à 80 tonnes, ont été projetés hors du lac et transportés en aval en même temps qu’un énorme volume d’eau et de boue. Près du parking, des marques laissées par la boue sur les arbres indiquaient que la vague avait une hauteur d’au moins 1,60 mètre. Le goudron de la route a carrément été arraché par l’eau du déversoir du lac. Une cabine renfermant des toilettes a été emportée et une aire de pique-nique a été recouverte de gravats. Des rochers ont atteint la route menant au parking et des arbres ont été déracinés. A cause de l’érosion produite par la déferlante, la profondeur du lac glaciaire, qui atteignait près de 40 mètres de profondeur avant la crue dévastatrice, a été réduite de 11,80 mètres. On a également découvert des preuves de dégâts causés par le souffle qui a accompagné l’événement. Heureusement, il n’y avait personne sur le site à ce moment-là.

Une crue glaciaire d’une telle ampleur est exceptionnelle au Canada, mais toutes les études montrent qu’à mesure que la fonte des glaciers s’accélère en raison du réchauffement climatique, le risque de crue glaciaire augmente dans le monde entier. Une étude a révélé que 15 millions de personnes sont à risque dans le monde. Le danger le plus élevé se situe au Pakistan, en Chine, en Inde et au Pérou. En effet, c’est là que se trouvent de fortes concentrations de lacs glaciaires avec des concentrations de population en aval et à proximité de ces épées de Damoclès. Le rapport révèle également que des localités canadiennes comme Banff, Squamish, Victoria et la région de Bulkley River courent un certain risque d’être touchées par les crues en raison de la proximité des lacs glaciaires.

(Photos : C. Grandpey)

Le rapport de Parcs Canada sur la crue glaciaire du Ghost Glacier conclut que « le développement futur d’infrastructures bénéficiera des connaissances et des avertissements selon lesquels ce type d’événement pourrait s’accentuer avec le réchauffement climatique ». Depuis le mois d’août 2012, le parking, les sentiers et les installations adjacentes ont été déplacés hors de la zone située directement en aval du lac glaciaire.
Source : Parc national de Jasper.

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In order to illustrate the consequences of global warming on mountain glaciers, the Jasper National Park in Alberta, Canada, reminds the public of an event that occurred in 2012 in the park at Mount Edith Cavell when the hanging Ghost Glacier fell into the glacial lake below. Luckily, in this part of the park thatis often filled with thousands of visitors on an average summer day, this glacial lake outburst flood (GLOF) happened at night.

Sometime between August 9th and 10th, 2012, about 125,000 cubic metres of ice fell from the north face of Mount Edith Cavell. Eventually, the mass of materials tumbled into the glacial lake below that was full to overflowing because of recent rain and snowmelt.

Chunks of ice over four metres high, weighing as much as 80 tonnes, were lifted out of the lake and carried downstream as a massive volume of water was displaced. Close to a parking lot downstream, surge marks on trees indicated the water was at least 1.6 meters deep. Asphalt was lifted from the ground as the water made its way down the drainage channel. An outhouse was swept away by the rush, while a picnic area was left hidden under rock and gravel. Boulders were found on the road leading up to the parking lot and trees were uprooted. Because of the erosion caused by the devastating wave, the depth of the glacial lake, which is believed to have been nearly 40 metres deep before the outburst flood occurred, was reduced by as much as 11.8 metres. Evidence of damage from a wind blast was discovered as well. Fortunately, a search and rescue team was able to determine the next morning that nobody had been affected by the event.

While this historic incident is unique to Canada, research suggests that as rates of glacial melt accelerate due to global warming, the risk of GLOFs is increasing worldwide. One study found 15 million people are at risk around the globe, with the highest danger in Pakistan, China, India, and Peru where there are high concentrations of glacial lakes and population concentrations along drainage channels nearby. The report also found Canadian communities like Banff, Squamish, Victoria, and the Bulkley River region are at some risk of being impacted by GLOFs due to the proximity of nearby glacial lakes.

The Parks Canada report on the Ghost Glacier GLOF concludes that “future infrastructure development will benefit from the knowledge and the warning that this type of event is possible and may be on the increase with predictions of climate change.” Since the event, the parking lot, trails, and adjacent facilities have been relocated out of the runoff zone of the glacial lake.

Source : Jasper National Park.

La température de l’eau dans le cratère de l’Halema’uma’u (Hawaii) // Water temperature in Halema’uma’u Crater (Hawaii)

Le 2 août 2020, j’ai publié une note sur le premier anniversaire de la pièce d’eau au fond du cratère de l’Halema’uma’u au sommet du Kilauea. Le lac couvre maintenant une superficie de plus de 2,5 hectares et atteint une profondeur de plus de 40 m. Sa couleur est variable et la température de surface du lac oscille généralement entre 70°C et 85°C.
Dans un nouvel article, les géologues du HVO expliquent que la température de surface du lac est susceptible de donner des indications sur d’éventuels dangers au sommet du volcan. Par exemple, en interagissant avec de l’eau proche de la surface, le magma peut, dans certains cas, déclencher des explosions phréatiques. En conséquence, le lac constitue une fenêtre ouverte sur ce qui se passe sous la surface du Kilauea.
Comme je l’ai écrit précédemment, le niveau du lac est contrôlé régulièrement à l’aide d’un télémètre laser, tandis que les observations visuelles enregistrent les variations de couleur de l’eau et sa circulation. Sa chimie a été analysée grâce à des échantillons prélevés à deux reprises par un drone. Une caméra thermique fonctionnant en continu a été installée en 2019 pour surveiller les changements de température dans le lac 24 heures sur 24. Les géologues utilisent également une caméra thermique portable lors des visites sur le terrain pour effectuer des mesures plus précises de la température du lac.
Cette dernière est parfois difficile à mesurer. En effet, la vapeur qui s’échappe de la surface de l’eau et se mélange à l’air ambiant est beaucoup plus froide que l’eau proprement dite. Cet épais nuage de vapeur masque en grande partie la surface du lac et rend les mesures difficiles. Il faut donc essayer d’effectuer les mesures dans les trouées à l’intérieur de ces nuages de vapeur. C’est en analysant les centaines d’images fournies par la caméra thermique que l’on a le plus de chances d’obtenir une estimation de la température de surface.
Fin 2019, les premiers résultats ont montré une température maximale de 70 à 75 degrés Celsius. Plus tard, une caméra thermique à plus haute résolution a été utilisée et a révélé des valeurs plus élevées, avec des températures maximales entre 80 et 85°C. La résolution plus élevée semble plus adaptée pour effectuer des mesures dans les trouées des nuages de vapeur. À de nombreuses reprises, les scientifiques du HVO ont utilisé à la fois les caméras basse et haute résolution pour avoir la confirmation que la caméra haute résolution montrait des températures systématiquement plus élevées.
Ces estimations ont été confirmées par une mission avec un drone en janvier 2020. L’appareil avait à son bord une minuscule caméra thermique. Il a été maintenu à quelques mètres au-dessus de la surface du lac, là où la vapeur est beaucoup moins problématique. La température maximale obtenue était d’environ 85°C.
Les images thermiques recueillies en 2019 montrent que la température n’est pas uniforme sur toute la surface du lac. Des zones chaudes sont observées à plusieurs endroits en bordure du lac. Au vu des images en accéléré, ces zones semblent se trouver dans les secteurs où les eaux souterraines pénètrent dans le lac. Le centre du lac est dans l’ensemble moins chaud. Cependant, ces valeurs ne représentent que la température de surface. La température en profondeur reste inconnue. Les futures missions à l’aide de drones devraient disposer d’une sonde de température pour effectuer de telles mesures.
La comparaison de la température du lac de l’Halema’uma’u avec celle d’autres lacs volcaniques dans le monde montre que le lac au sommet du Kilauea est vraiment chaud. À l’échelle de la planète, seuls quelques lacs volcaniques ont une température de surface supérieure à 80 degrés Celsius. La haute température du lac du Kilauea peut s’expliquer par la présence de chaleur résiduelle dans les matériaux d’effondrement à la base de Halema’uma’u, avec des roches qui ont été chauffées par la colonne de lave avant l’effondrement du cratère en 2018. Les bouches de gaz situées à proximité, avec des fumerolles dont la température atteint au moins 150°C, sont une autre explication possible de la température élevée du lac.
Les mesures régulières de la température du lac dans l’Halema’uma’u peuvent permettre de détecter le moindre changement annonciateur de dangers. Par exemple, dans plusieurs autres lacs volcaniques dans le monde, les variations de température ont précédé des explosions. Toutefois, au cours de l’année écoulée, la température du lac du Kilauea est restée stable et il n’y a actuellement aucun changement significatif.
Source: USGS / HVO.

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On August 2nd, 2020, I published a post about the first anniversary of the water pond at the bottom of Halema’uma’u Crater at the summit of Kilauea volcano. I wrote that the lake now covers an area of more than 2.5 hectares and reaches a depth of more than 40 m. Its colour is variable and the lake surface temperature is hot, usually between 70°C and 85°C.

In a new article, HVO geologists explain that the lake’s surface water gives indications about the potential for future hazards at the summit. Magma interacting with near-surface water can, in some circumstances, trigger steam-blast explosions. As a consequence, the lake may provide a useful window into what’s happening beneath the surface.

As I put it before, the lake level is tracked regularly with a laser rangefinder, and visual observations record changes in water colour and circulation patterns. Water chemistry has been analyzed in samples collected by two drone missions. A continuously operating thermal camera was installed in 2019 to keep watch on temperature changes in the lake around the clock. Geologists also use a handheld thermal camera during field visits to make more detailed measurements of lake temperature.

The lake temperature can be a little difficult to measure. The steam rising from the water surface and mixing with air is much cooler than the water. The thickness of this steam layer masks much of the underlying water surface and makes the measurements of the lake’s surface rather difficult. It is essential to see through the gaps in the steam. Collecting and analyzing hundreds of images at a time provides the best chance to capture the occasional views through the steam and get an estimate of the hot, underlying water surface.

The initial results in late 2019 showed maximum temperatures of 70-75 degrees Celsius. Later, a higher-resolution thermal camera was used and showed higher values, with maximum temperatures around 80-85°C. The higher resolution seemed to be better at seeing through the gaps in the steam. On numerous occasions HVO scientists used both the low and high-resolution cameras at the same time to confirm that the higher resolution camera showed systematically higher temperatures.

These estimates were confirmed by a mission with a drone in January. The aircraft carried a tiny thermal camera and hovered just yards above the surface, where steam is much less of a problem. The maximum temperature in the images was about 85°C.

The thermal images collected in 2019 show that the temperature is not uniform across the surface. Hot zones are observed in several spots along the lake margin, and time-lapse imagery shows that these areas appear to be zones where groundwater enters the lake. The centre of the lake is generally the coolest. However, these values only represent the surface temperature, and it is still unknown how hot the lake is beneath the surface. Future drone missions may carry a temperature probe to measure this.

Comparing these temperatures to those of other volcanic lakes around the world shows that Kilauea’s summit lake is a hot one. Globally, only a few volcanic lakes have surface temperatures greater than 80 degrees Celsius. The reason why Kilauea’s water lake is so hot can be explained by the residual heat in the collapse rubble at the base of Halema’uma’u, from rock that was heated by the lava column prior to the 2018 collapse. The nearby gas vents, with fumaroles whose temperature reaches at least 150 degrees Celsius, are another potential explanation for the high temperatures.

Carefully measuring the lake temperature can help identify any changes that might be precursors to upcoming hazards. For instance, at several other volcanic lakes around the world, changes in lake temperature have preceded explosions. Over the past year, Kilauea’s lake temperatures have stayed in the same range, and there are currently no significant changes

Source : USGS / HVO.

Image visuelle du lac dans le cratère de l’Halema’uma’u (Source : USGS / HVO)

Image du lac obtenue à l’aide de la caméra thermique le 31 juillet 2020. Les couleurs plus chaudes (jaune-orange) montrent les températures les plus élevées, tandis que les couleurs plus froides (bleu) montrent des températures plus basses. L’image indique que la température maximale à la surface du lac est d’environ 82°C. (Source : USGS / HVO)

Première bougie pour le lac au fond de l’Halema’uma’u (Hawaii) // Halema’uma’u’s lake (Hawaii) is one year old

Le 25 juillet 2020 a marqué le premier anniversaire du petit lac qui est apparu ce même jour de 2019 au fond du cratère de l’Halema’uma’u, au sommet du Kilauea. Au cours des douze derniers mois, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a scruté cette surprenante étendue d’eau qui, après avoir été une petite mare est devenue un petit étang puis un véritable lac, le premier observé dans la caldeira du Kilauea depuis au moins 200 ans.
Le HVO observe et analyse attentivement ce lac en utilisant plusieurs méthodes. Des caméras classiques et thermiques suivent l’évolution de la couleur et de la température à la surface du lac. La couleur est changeante et la température de surface se situe généralement entre 70°C et 85°C. Les mesures effectuées au télémètre laser permettent de suivre l’évolution du niveau du lac qui s’élève régulièrement d’environ 75 centimètres chaque semaine. De plus, deux missions d’échantillonnage de l’eau ont été effectuées à l’aide d’un drone.

On observe de nombreux lacs de cratère sur les volcans de la planète, mais très peu d’entre eux se trouvent sur des volcans basaltiques comme le Kilauea. Le cratère de l’Halema’uma’u, qui s’est effondré lors de l’éruption de 2018, est si profond (environ 500 m) que le plancher se trouve en dessous de la nappe phréatique. En tant que tel, il offre au HVO une fenêtre unique sur une partie du volcan normalement invisible.
Les eaux souterraines n’ont pas rempli tout de suite le cratère de l’Halema’uma’u. C’est normal car il faut du temps pour que l’eau pénètre lentement à travers les pores et les fissures de la roche environnante, et aussi parce que la chaleur du volcan peut faire s’évaporer les eaux souterraines comme elle le fait avec les eaux de surface. Avec le temps, les eaux souterraines ont réussi à se frayer un chemin et le sous-sol s’est refroidi suffisamment pour que l’eau puisse rester à l’état liquide. De la sorte, l’eau peut maintenant s’infiltrer dans le cratère qui continuera à se remplir jusqu’à ce qu’un point d’équilibre soit atteint.
Pendant les premiers mois, l’origine de cette eau est restée un mystère. Les scientifiques du HVO ne savaient pas si elle provenait des eaux souterraines, elles-mêmes alimentées par les précipitations, ou si elle provenait de la condensation de la vapeur d’eau émise par le         magma. La réponse a été apportée par les missions d’échantillonnage à l’aide du drone. L’analyse des isotopes a indiqué que l’eau était d’origine météorique, et provenait donc des précipitations. Alors qu’une petite quantité de pluie tombe directement dans le cratère de l’Halema’uma’u, la majeure partie de l’eau provient des eaux souterraines (des précipitations qui ont percolé à travers le sol) qui s’infiltrent jusqu’au niveau où la nappe phréatique rencontre le cratère.
Avec le temps, les minéraux et les gaz volcaniques se dissolvent dans l’eau et la chimie du lac évolue. Au début, lorsque le lac s’est formé, l’eau était de couleur bleu-vert clair, une couleur que l’on peut encore voir dans certaines zones du lac où l’apport d’eau est le plus important. La surface du lac montre aujourd’hui surtout des nuances d’orange et de marron, probablement en raison des minéraux sulfatés dissous qui sont riches en fer. L’eau n’est pas brassée uniformément et des poches de couleurs, de chimie et de température différentes circulent à l’intérieur du lac.
En plus d’être rare en raison de son existence même, ce lac montre la particularité d’avoir une faible acidité, avec un pH d’environ 4,0, tandis que la plupart des lacs volcaniques sont soit fortement acides (comme le Kawah Ijen en Indonésie, dont le pH est voisin de 0), soit fortement alcalins. A titre de comparaison, le jus d’orange est également légèrement acide avec un pH de 3,5. Il se peut que l’acidité de l’eau soit modérée à ce stade précoce du développement du lac et qu’elle augmentera par la suite.
Au bout d’une année d’existence, le lac couvre désormais une superficie de plus de 2,5 hectares et atteint une profondeur de plus de 40 m.
Source: USGS / HVO.

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July 25th, 2020 was the first anniversary of the water pond that appeared on that same day of 2019 at the bottom of Halema‘uma‘u at the summit of Kilauea Volcano. Over the past twelve months, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has watched this surprising body of water grow from a tiny pond into a real lake, the first ever observed within the Kilauea caldera in at least 200 years.

HVO closely monitors the lake using a variety of methods. Visual and thermal cameras track the lake’s surface colour and temperature. Colour is variable and the lake surface temperature is hot, usually between 70°C and 85°C. Laser rangefinder measurements track the surface level, which has risen steadily by about 75 centimetres each week. Moreover, two water-sampling missions have been flown using unoccupied aircraft systems.

Crater lakes occur at volcanoes around the world, but very few of those crater lakes occur at basaltic volcanoes like Kilauea. Halema‘uma‘u, which collapsed and deepened during Kilauea’s 2018 eruption, is so deep (about 500 m) that the bottom is actually below the local water table, providing HVO with a unique window into a realm that is normally hidden from direct view.

Groundwater did not rush in and fill the crater immediately because it takes time for water to squeeze through the pores and cracks of the surrounding rock, and because volcanic heat can evaporate groundwater just as it does surface water. With time, the surrounding groundwater slowly squeezed through the voids, and the subsurface cooled enough for water to be able to remain in liquid form and accumulate within this newly exposed subaerial space. Water will continue to flow into the crater, and the lake will continue to get deeper until a point of equilibrium is reached.

For the first few months, the source of the water was not known. HVO scientists did not know whether it came from groundwater, in turn, fed by rainfall, orif it came from the condensation of water vapour released directly from magma. Thee answer was brought by the water sampling missions. Analysis of the isotopes in the water indicated that it was meteoric in origin, meaning that it originally came from rainfall. While a small amount of rain falls directly into the crater, most of the water is coming from groundwater (that started off as rainfall that percolated into the ground) seeping in where the water table intersects the crater.

With time, minerals and volcanic gases dissolve into the water and the lake’s chemistry changes. When the lake first formed it was light blue-green in colour, a colour that is still seen in parts of the lake where there is a higher influx. The surface water is mostly shades of orange and brown now, likely due to dissolved iron-rich sulfate minerals. The water within the lake is not uniformly mixed, and cells of water with different colours, chemistry and temperature are seen to circulate.

Besides being uncommon because of its very existence, this lake is unique in that it is only mildly acidic, with a pH of about 4.0, while most volcanic lakes are either strongly acidic or strongly alkaline. For reference, orange juice is also mildly acidic with a pH of 3.5. The water’s acidity is likely to be moderated at this early stage of development, and it may become more acidic in the future.

Following a year of steady growth, the lake now covers an area of more than 2.5 hectares and reaches a depth of more than 40 m.

Source: USGS / HVO.

Graphique montrant l’évolution du niveau de l’eau dans le lac au cours de l’année écoulée. Les mesures par télémètre laser ont été effectuées 2 à 3 fois par semaine. Les photos permettent de comparer le lac entre le 27 août 2019, alors qu’il avait une profondeur d’environ 7 mètres, et le 7 juillet 2020, jour où il présentait une profondeur d’environ 40 mètres. (Source: USGS).

La surveillance du volcan Taal (Philippines) // The monitoring of Taal Volcano (Philippines)

Comme je l’ai écrit précédemment, l’éruption du Taal est moins intense depuis quelques jours, mais ce n’est peut-être pas une bonne nouvelle. Les scientifiques surveillent la situation à distance, à l’aide d’instruments au sol et à bord de satellites, pour essayer de comprendre ce qui pourrait se passer dans les prochains jours.
L’image radar ci-dessous révèle que le lac qui se trouvait autrefois au cœur même de Volcano Island a maintenant presque complètement disparu. C’est l’interaction entre l’eau du lac et le magma qui a provoqué l’épisode explosif observé en début d’éruption. La ligne pointillée montre l’étendue du lac avant le début de l’éruption. La ligne continue montre le niveau du lac au moment de l’acquisition de l’image (16 janvier 2020 à 06h37 GMT).
Le lac Taal, beaucoup plus vaste, qui entoure l’édifice central n’a pas évolué. D’autres satellites analysent la déformation du sol autour du volcan. Cette technique interférométrique permet aux scientifiques de mieux comprendre comment le magma se déplace sous le volcan et ce que cela pourrait signifier pour l’activité future.
Les autorités philippines ont du mal à empêcher certaines personnes évacuées d’essayer de rentrer chez elles pour récupérer leurs biens et contrôler le bétail.
Les images satellites (voir ci-dessous) révèlent la quantité de cendre tombée sur la zone autour du volcan.
Source: BBC News.

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As I put it before, the eruption of Taal Volcano has been less intense in the past few days, but this may not be good news. Scientists are monitoring the situation remotely, using ground and space instrumentation, to try to gauge what might happen next.

The data provided by the radar image below data reveals how the inner lake that once filled the very heart of the Taal Volcano Island has now almost completely disappeared. It was the interaction between this water and magma that drove the early explosive behaviour. The dashed line shows the extent of the lake before the onset of the eruption. The solid line traces the waterline at the time of the image acquisition (January 16th, 2020 at 06:37 GMT).

The much wider Lake Taal that surrounds the central edifice of the volcano remains in place.

Other radar satellites are looking at how the ground is deforming around the volcano. This interferometric technique can help scientists understand how magma is shifting below the volcano and what that might mean for future activity.

Philippine authorities have been struggling to keep some evacuated residents from trying to return to their homes to gather possessions and to check on livestock.

Satellite pictures (see below) reveal how much ash has fallen over the area around the volcano.

Source: BBC News.

Cet interférogramme du Taal montre la déformation du sol. Chaque frange de couleur correspond à un déplacement du sol de 2,8 cm. (Source : ESA)

 La photo de gauche montre le Taal en juillet 2019 ; celle de droite le volcan aujourd’hui (Source : CNES)