Prévision de la trajectoire des coulées de lave // How to predict the path of lava flows

Les volcans effusifs avec leurs longues et spectaculaires coulées de lave ne sont pas les plus dangereux au monde. Ils sont bien moins menaçants que leurs homologues explosifs dont les coulées pyroclastiques peuvent détruire des villages entiers et tuer leurs habitants.
L’éruption actuelle du Piton de la Fournaise à La Réunion est tout à fait inoffensive. La lave coule calmement à l’intérieur de l’Enclos qui est une zone désertique.

Cependant, les coulées de lave peuvent devenir un danger si elles se dirigent vers des zones habitées. Il est peu probable qu’elles tuent des personnes, mais elles peuvent endommager ou même détruire des bâtiments et des maisons d’habitation. C’est la raison pour laquelle la prévision de la trajectoire empruntée par les coulées de lave peut être très importante dans certaines parties du monde. Par exemple, lorsque des coulées de lave dévalent les flancs du Kīlauea ou du Mauna Loa, les habitants d’Hawaii et les services d’urgence veulent savoir à quoi s’attendre.
Lors de l’éruption du Kilauea en 2018, la lave émise par 24 fractures a recouvert plus de 3 200 hectares dans le district de Puna et plus de 700 structures ont été détruites. Ces chiffres soulignent la nécessité de prévoir l’avancée des coulées de lave pour aider la Protection Civile, les habitants et le personnel de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO).
Des prévisions très précises pour d’autres risques naturels tels que les ouragans, les inondations, la sécheresse et même la propagation du vog (brouillard volcanique) du Kilauea sont désormais monnaie courante. La prévision de la trajectoire emprunté par les coulées de lave pourrait également s’avérer très utile.
La réussite des prévisions pour les autres risques naturels repose sur la capacité à simuler des flux d’eau ou d’air. Même si le mouvement de ces fluides est généralement beaucoup plus complexe que celui de la lave, nous avons beaucoup plus d’informations sur le comportement de l’eau et de l’air que sur celui de la lave en tant que matériau. En effet, nous ne pouvons pas voir à l’intérieur d’une coulée de lave pour observer ce qui se passe sous la surface, alors que c’est possible pour l’eau et l’air. [NDLR: De la même façon, au cours de ma conférence sur les glaciers, je fais souvent remarquer que l’étude de leur comportement est plus facile que celui du magma car tout se passe en surface].
Les chercheurs appliquent les principes de la dynamique des fluides aux coulées de lave depuis plus de 40 ans, mais la plupart des simulations sont trop lentes à mettre en place lors d’une crise éruptive, quand on veut vraiment savoir quelle direction la lave va emprunter et à quel moment elle atteindra une zone précise.
Pour essayer de répondre à cette question, les scientifiques du HVO prévoient depuis de nombreuses années la trajectoire globale des coulées de lave en utilisant le principe de la pente la plus raide. Dans de nombreux cas, ces prévisions fonctionnent assez bien; cependant, cette méthode ne peut pas déterminer à elle seule quand la lave atteindra une certaine zone. Elle prévoit la trajectoire de la lave, mais ne prend pas en compte sa vitesse, ni la longueur finale de la coulée.
Pour essayer de répondre à ces questions, les scientifiques de l’USGS ont mis au point un nouveau modèle de prévision des coulées de lave basé sur la simulation de la lave pendant qu’elle s’écoule à travers la topographie réelle, tout en se refroidissant et en se solidifiant. Ce modèle est conçu avec une physique simplifiée mais réaliste; il permet de réaliser en quelques minutes sur un ordinateur portable la simulation de 24 heures de progression de la lave.
Cependant, une seule simulation de ce type ne fournit pas suffisamment d’informations. En l’exécutant plusieurs fois avec une gamme d’entrées de données, on obtient de bien meilleurs résultats. Il s’agit d’une technique couramment mise en oeuvre dans la prévision de conditions météorologiques extrêmes telles que les ouragans et elle fait aujourd’hui partie des techniques de pointe dans la recherche sur les risques volcaniques. Les scientifiques du HVO s’efforcent de produire des ensembles à l’aide de ce nouveau modèle. Leur but est de prévoir avec succès les zones menacées par la lave lors des prochaines éruptions.
Bien que nous ignorons encore beaucoup de choses sur le comportement d’un volcan, nous sommes capables de faire des prévisions à court terme. Ces prévisions, même sur de courtes périodes, donnent aux personnes susceptibles de se trouver sur la trajectoire des coulées de lave la possibilité de se préparer à d’éventuelles évacuations.
Source : USGS, HVO.

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Effusive volcanoes with their long and spectacular lava flows are not known as the most dangerous volcanoes in the world. They are far less threatening than their explosive counterparts whose pyroclastic flows can destroy whole villages and kill their inhabitants.

The current eruption of Piton de la Fournaise on Reunion Island is definitely harmless. Lava flows calmly within the Enclos which is a desert area.

However, lava flows can become a danger if they head towards populated areas. They are unlikely to kill people but thay can damage or even destroy structures and houses. This is the reason why forecasting the path of lava flows can be very important in some parts of the world. For instance, when lava flows break out on the flanks of Kīlauea or Mauna Loa, Hawaii residents and emergency agencies want to know what to expect.

During the 2018 Kilauea eruption, lava from 24 fissures inundated more than 3,200 hectares of land in the Puna District and more than 700 structures were destroyed. Such figures highlight the need for forecasting the advance of lava flows to help emergency managers, residents, and Hawaiian Volcano Observatory (HVO) staff.

Highly accurate forecasts for other natural hazards such as hurricanes, flooding, drought, and even the spread of vog from Kilauea are now commonplace. Forecasting the route taken by lava flows might also prove very useful.

The most successful forecasting efforts for other natural hazards rely on the ability to simulate flows of water or air. Even though the motion of these fluids is typically much more complex than that of lava, we know a great deal more about water and air than lava as a material. We can’t see inside a lava flow to observe what is happening below the surface the way we can for water and air.

Although researchers have been applying the principles of fluid dynamics to lava flows for more than 40 years, most simulations are too slow to use during a crisis when we really want to know where the lava headed and when it will reach a certain area.

To help answer that question, HVO scientists have for many years forecasted the general path of lava flows using the principle of steepest descent. In many cases, these forecasts have worked really well; however, this method can’t by itself determine when lava will reach a certain area because it predicts only the route, not the speed or the flow’s final length.

To help answer these questions, USGS scientists are developing a new lava flow forecasting model based on the simulation of lava as it flows across real topography while cooling and solidifying. This model is designed with simplified, but realistic physics, enabling the simulation of 24 hours of lava advance in as little as a couple of minutes on an ordinary laptop.

However, a single simulation does not provide much information. By running it many times with a range of inputs, the collection of all these models can give a much better idea of the range of possible outcomes. This has been a common practice in forecasting hazardous weather such as hurricanes for many years and is now the cutting edge in volcanic hazards research. HVO scientists are investigating how to produce ensembles using this new model, with the goal of successfully forecasting lava inundation during future eruptions.

Although there is a great deal we do not know about what a volcano is about to do, we can make some short-term forecasts based on what is currently happening. These forecasts, even over short periods of time, give people in the path of lava flows the ability to plan and get ready for possible evacuations.

Source: USGS, HVO.

Coulée de lave sur le Kilauea en 2018 (Crédit photo: HVO)

 

Exemple de simulation de l’avancée d’une coulée de lave émise par la Fissure 22 lors de l’éruption du Kīlauea en 2018. Les contours de couleur montrent le front de coulée de lave par incréments d’une heure. La simulation a prévu l’entrée dans l’océan au bout de 22 heures. C’est à peu près le temps qu’a mis la lave dans la réalité. (Source: USGS)

Autres nouvelles de l’Etna (Sicile) // More news of Mt Etna (Sicily)

Au cours des dernières heures, on a observé une augmentation progressive de l’activité strombolienne au sommet du Cratère Sud-Est de l’Etna. En cliquant sur ce lien, vous evvrez une belle séquence explosive enregistrée le 22 mai au soir:

https://video.meride.tv/lasicilia/video/folder2/1653286345VIDEO-2022-05-22-21-27-30_lasicilia.mp4

Les panaches de cendres en direction du sud ont atteint une altitude d’environ 5 000 mètres. Au vu de cette nouvelle phase éruptive, l’INGV a émis une alerte rouge pour l’aviation, même si la cendre n’apas eu d’impact sur le fonctionnement de l’aéroport international Vincenzo Bellini de Catane.
Le volcan est resté bien actif tout au long de la nuit. La ville de Catane s’est réveillée avec une fine couche de cendre qui peut s’avérer dangereuse, en particulier pour les véhicules à deux roues. L’INGV précise que l’émission de cendres s’est arrêtée vers 4 heures du matin.
Dans le même temps, la lave sort toujours des deux bouches qui se sont ouvertes les 12 et 20 mai derniers. Les fronts de coulée les plus avancés sse trouvent à une altitude comprise entre 2 800 et 2 700 mètres dans la Valle del Leone.
D’un point de vue sismique, l’amplitude moyenne du tremor volcanique reste stable avec des valeurs relativement élevées. La source du tremor a été localisée sous le Cratère Sud-Est, à une profondeur d’environ 3 000 mètres. Aucune déformztion significative du sol n’a été observée.

Source: La Sicilia, INGV.

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Over the past few hours, a gradual increase in Strombolian activity has been observed at the summit of Mt Etna’s Southeast Crater. By clicking on this link, you will see a nice explosive sequence recorded on the evening of May 22nd:

https://video.meride.tv/lasicilia/video/folder2/1653286345VIDEO-2022-05-22-21-27-30_lasicilia.mp4

Ash plumes reached an altitude of about 5,000 meters. In view of this new eruptive phase, INGV issued a red alert for aviation, even if the ash had no impact on the operation of the Vincenzo Bellini international airport in Catania.
The volcano remained active throughout the night. The city of Catania woke up with a thin layer of ash that can be dangerous, especially to two-wheels. INGV specifies that the ash emission stopped around 4 am.
At the same time, lava is still coming out of the two vents that opened on May 12th and 20.th The most advanced flow fronts are at an altitude between 2,800 and 2,700 meters in the Valle del Leone.
From a seismic point of view, the average amplitude of the volcanic tremor remains stable with relatively high values. The source of the tremor was located beneath the Southeast Crater, at a depth of about 3,000 meters. No significant ground deformation has been observed.
Source: La Sicilia, INGV.

Image extraite de la vidéo ci-dessus

Les pièges des coulées de lave refroidies // Traps on cooled lava flows

L’éruption du Fagradalsfjall est terminée, mais il est toujours dangereux de s’aventurer sur le champ de lave. Le 31 décembre 2021, les sauveteurs islandais ont été appelés pour mettre en sécurité une femme qui était prise au piège sur l’ancien point de vue sur l’éruption. La colline est maintenant entourée de lave et les autorités ont conseillé au public de ne pas traverser le nouveau champ de lave pour l’atteindre. La femme ne s’est pas sentie capable de revenir sur ses pas et elle a appelé les secours
Alors que trois mois se sont écoulés depuis la fin de l’éruption, l’équipe de secours de la région a décidé de vérifier si le champ de lave était suffisamment sûr pour être traversé à pied et venir en aide à la personne en difficulté, mais les hommes ont constaté que la surface de la lave était toujours instable et dangereuse. A l’aide d’un thermomètre et de barres de fer pour sonder la lave, ils sont entrés prudemment dans le champ de lave. Après seulement quelques mètres, ils ont trouvé que la zone était trop dangereuse pour progresser davantage et ils ont demandé l’aide de l’hélicoptère des garde-côtes pour porter secours à la femme en détresse.
Au cours de leur tentative d’approche, les sauveteurs ont constaté que la surface du nouveau champ de lave était très instable et fragile. Selon eux, il était dangereux de traverser la lave qui était encore chaude. En plus des brûlures, il existe un risque de se couper les chevilles ou les mollets sur les arêtes vives de la roche. De plus, il n’y a aucun moyen de savoir où des tunnels ou des cavités se sont formés sous la surface qui est susceptible de s’effondrer sans prévenir.
Même si cela fait plus de trois mois que l’éruption est terminée, la surface de la lave est encore chaude. Le thermomètre des sauveteurs a indiqué des températures supérieures à 200°C. C’est pourquoi ils ont décidé qu’ils ne traverseraient pas le champ de lave pour secourir les personnes en difficulté. Si les gens traversent les dernières coulées de lave et ont des accidents, ils ne pourront être secourus que par hélicoptère.
Source : Iceland Review.

Ayant traversé plusieurs fois le champ de lave sur la Grande Ile d’Hawaii, je ne peux que confirmer la mise en garde des sauveteurs islandais. Un jour, alors que je traversais le champ de lave du Kilauea pour effectuer des mesures dans le Parc National, portant un lourd sac à dos, le toit d’un ancien tunnel de lave s’est effondré sous mon poids et je me suis retrouvé dans la cavité jusqu’à la taille. Heureusement, je portais de bons gants et mes mains n’ont pas été blessées. Je me trouvais sur un ancien champ de lave; il n’y avait donc aucun problème avec la température de la lave, mais il ne faudrait pas oublier qu’il faut beaucoup de temps à cette dernière pour se refroidir après une éruption. (voir le résumé de mon travail sur le processus de refroidissement de la lave)

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The Fagradalsfjall eruption is over, but it is dangerous to venture on the lava field. On December 31st, 2021, the Icelandic rescuers were called to retrieve a woman trapped at the former viewpoint over the eruption. The hill is now enclosed by lava, and authorities have warned the public not to cross the new lava field. The woman didn’t feel up to returning the same way she came and requested emergency assistance.

As three months have passed since the eruption ended, the local search-and-rescue squad decided to investigate if the lava field was safe enough for them to cross on foot and rescue the trapped person but found that the new lava’s surface was still unstable and dangerous. Armed with a powerful thermograph and pinch bars, the group carefully entered the new lava field. After only a few meters, they found the area unsafe and requested the Coast Guard’s helicopter’s assistance in the rescue mission.

During their short expedition, they found that the surface of the new lava field was very unstable and fragile. They said there was an acute danger of stepping through the surface, which could release a dangerous amount of heat. In addition to burn injuries, travellers risk cutting their ankles or calf on the rock’s sharp edges. They also noted that there’s no way of knowing where tunnels or caves have formed underneath the surface and they are liable to collapse without warning.

Even though it has been more than three months since the eruption ended, there is still a great deal of heat on the surface. The thermograph detected temperatures of over 200°C.

In light of these discoveries, the search-and-rescue squad has announced that they will not be crossing the lava field to rescue trapped travellers. If people cross the new lava and get into accidents, they will only be able to be rescued by helicopter.

Source: Iceland Review.

Having crossed several times the lava field on Hawaii Big Island, I can only confirm the rescuers’ warning. One day, while walking across the Kilauea lava field in the Nation,al Park to perform measurements, carrying a heavy rucksack, the roof of an old lava tube collapsed under my weight and I found my self waist high in the tube. Fortunately, I was wearing good gloves and my hands were ok. It was an old lava field so there was no problem with the lava temperature but all travellers should keep in mind that it takes lava a very long time to cool after an eruption. (see the abstract of my study on the lava cooling process).

 

Surface de la lave dans la vallée de Natthagi (Photos: C. Grandpey)

 

 

 

 

 

 

 

Nouvelles du Cumbre Vieja (La Palma) // News of Cumbre Vieja (La Palma)

20 heures: L’activité strombolienne se poursuit sur le Cumbre Vieja, avec expulsion de matériaux pyroclastiques et émission de panaches de cendres.

Tout au long de ce dimanche, il y a eu plusieurs débordements au niveau du cône principal du Cumbra Vieja, ce qui a augmenté le débit des coulées de lave. En conséquence, huit autres hectares ont été recouverts. Ce nouvel apport de lave a également provoqué la jonction des ruisseaux n°4 et n°7, qui circulaient respectivement au-dessus et au sud de la montagne Todoque. Les coulées de lave occupent une surface de 1 058 hectares, soit huit de plus que la veille

L’aéroport de La Palma n’a pas du fonctionner au cours du week-end en raison de l’accumulation de cendres du volcan.

La sismicité se poursuit à des profondeurs intermédiaires, avec un éc=vénement de M 4,2 enregistré ce dimanche.

Les émissions de SO2 restent élevées, entre 7 000 et 18 000 tonnes par jour, avec pousuite de la tendance à la baisse.

Sources: IGN, Pevolca.

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8 p.m : Strombolian activity continues on Cumbre Vieja, with the expulsion of pyroclastic materials and the emission of ash plumes.
Throughout this Sunday, there were several overflows at the main eruptive cone, which increased the global lava flow. As a result, another eight hectares were destroyed. This new influx of lava also caused the junction of flows No. 4 and No. 7, which flowed respectively above and south of the Todoque mountain. Lava flows occupy an area of 1,058 hectares, eight more than the day before
La Palma airport could not operate over the weekend due to the accumulation of ash from the volcano.
Seismicity continues at intermediate depths, with an event of M 4.2 recorded this Sunday.
SO2 emissions remain high, between 7,000 and 18,000 tonnes per day, with the downward trend continuing.
Sources: IGN, Pevolca.

Vue de la jonction des coulée 4 & 7

Les coulées de lave le 21 novembre au soir