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Islande : beaucoup de questions // Iceland : so many questions

Après les trois dernières éruptions qui viennent de se dérouler sur la péninsule de Reykjanes, les Islandais se posent la même question  : que va-t-il se passer maintenant ? Les trois éruptions ont été courtes mais proches les unes des autres. Celle du 8 février était la sixième sur la péninsule depuis 2021. Les scientifiques islandais pensent que ces éruptions appartiennent à un nouveau cycle éruptif qui pourrait durer des années, des décennies, voire des siècles.

 

Vue de l’éruption du 8 février 2024 (image webcam)

Les éruptions volcaniques en Islande sont dues à la position de l’île au-dessus d’un point chaud où des panaches de matière à haute température en provenance des profondeurs de la Terre s’élèvent vers la surface. Le pays se situe également à la frontière entre les plaques tectoniques eurasienne et nord-américaine. Ces plaques s’écartent très lentement l’une de l’autre en créant un espace qui permet au magma de remonter à la surface où il donne naissance à des coulées de lave.

Source: Wikipedia

La péninsule de Reykjanes a été volcaniquement active pour la dernière fois il y a plusieurs siècles. L’activité a peut-être commencé dès le 8ème ou 9ème siècle et s’est poursuivie jusqu’en 1240. Il y a ensuite eu une pause de 800 ans. Les volcanologues ont tenté de l’expliquer en observant les roches de la région. Elles montrent un schéma de périodes de calme d’environ 1 000 ans, suivies d’éruptions qui se poursuivent pendant quelques siècles. La situation évolue donc en suivant un tel schéma actuellement, et il pourrait y avoir une série d’éruptions relativement brèves et d’intensité modérée au cours des années et décennies à venir.
Il serait important de pouvoir prévoir ces éruptions car la ville de Grindavik et la centrale géothermique de Svartsengi se trouvent dans la zone de danger. Avec la répétition des éruptions, les scientifiques comprennent mieux ce qui se passe. Ils ont analysé la façon dont le sol se soulève sous la pression du magma. En conséquence, ils peuvent déterminer avec plus de certitude qu’auparavant le moment où le magma percera la surface, mais il est beaucoup plus difficile de prévoir exactement le lieu où se produira une éruption.

La centrale de Svartsengi sous la menace de la lave? (photo: C. Grandpey)

Comme le sol est fracturé de la péninsule de Reykjanes, le magma circule plus facilement et sur une zone plus vaste que sur des volcans conventionnels comme l’ Etna en Sicile. Les éruptions se produisent le long de fissures pouvant atteindre des kilomètres de long. Celle qui s’est ouverte le 8 février mesurait trois kilomètres.

 

Fissure éruptive du 8 janvier 2024 (image webcam)

Comme elles ne savent pas où aura lieu une éruption, les autorités islandaises ont construit des digues de terre autour de Grindavik et de la centrale électrique de Svartsengi. Ces remparts ont assez bien fonctionné lors de l’éruption du 14 janvier, même si une fracture s’est ouverte au-delà des digues et la lave a détruit trois maisons à Grindavik.

 

L’éruption du 14 janvier : digue de terre et fissure éruptive aux abors de Grindavik (image webcam)

Le sud-ouest est la région avec la plus forte concentration de population en Islande. 70 % de la population vit sur un rayon de 40 km. C’est là que se trouvent toutes les infrastructures clés : l’aéroport international, les grandes centrales géothermiques et de nombreuses infrastructures touristiques ; elles représentent une grande partie de l’économie islandaise. Les scientifiques préviennent que Reykjavik, la capitale, pourrait être impactée par l’activité volcanique. La situation deviendrait réellement préoccupante si les éruptions se déplaçaient plus à l’est le long de la péninsule. Il ne faudrait pas oublier que des coulées de lave datant du dernier cycle éruptif il y a 1 000 ans ont été recensées là même où se trouve Reykjavik. La lave pourrait faire sa réapparition lors de futures éruptions.

Photo: C. Grandpey

Afin d’essayer de prévoir ce qui pourrait arriver dans les prochaines années, les scientifiques étudient les différents systèmes volcaniques sur la péninsule de Reykjanes. Ils ont remarqué qu’au cours du dernier cycle, les premières éruptions ont débuté dans les systèmes situés à l’est et ont migré vers l’ouest. Plus récemment, les premières éruptions de 2021 se sont produites dans un système volcanique situé plutôt au milieu de la péninsule. Ce système semble maintenant complètement à l’arrêt car il ne semble plus y avoir de magma pour l’alimenter. « Semble » est le mot important car personne ne sait si cette situation est temporaire ou permanente.

Image webcam de l’éruption de 2021

Les éruptions les plus récentes, qui ont débuté en décembre 2023, se situent désormais dans un système un peu plus à l’ouest que le précédent. Grâce aux instruments, les scientifiques peuvent avoir une idée de la quantité de magma accumulé sous terre et ils peuvent savoir si ce magma est susceptible de s’éloigner de Grindavik et de la centrale électrique en direction d’un système volcanique voisin. Par exemple, s’ils constatent que l’alimentation magmatique diminue, cela peut signifier que l’activité commence à décliner et va cesser complètement, ce qui peut prendre quelques mois. La question sera alors de savoir s’il s’agit d’une accalmie temporaire ou de la fin définitive de cette phase d’activité. Actuellement, personne n’est en mesure de répondre à cette question.
Les scientifiques accumulent des connaissances à chaque éruption, mais il reste encore beaucoup d’incertitude en Islande au moment où un nouveau cycle volcanique est en train de commencer sur la péninsule de Reykjanes.
Inspiré d’un article publié par la BBC.

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After the last three eruptions on the Reykjanes Penisnula, Icelanders are asking the question : what will happen next ? The three eruptions were short ones but occurred close to one another. The 8 February eruption was also the sixth on the peninsula since 2021. Icelandic scientists think they belong to a new eruptive cycle that could last years, decades or even centuries.

Volcanic eruptions in Iceland are dur to the position of the island above a geological hotspot, where plumes of hot material deep within the Earth rise towards the surface. The country also sits on the boundary between the Eurasian and North America tectonic plates. These plates are very slowly pulling apart from each other, creating a space for magma eo rise to the surface where it gives birth to lava flows. .

The last time the Reykjanes peninsula was volcanically active was hundreds of years ago. Activity may have started as early as the 8th or 9th century and continued until 1240. Then, there was an 800-year gap. Volcanologists have tried to explain it by looking at the rocks in the region which show a pattern of periods of quiet lasting around 1,000 years, followed by eruptions that continue for a few centuries. So, the situation is proceeding as expected at the moment, and there might be a series of these relatively small, relatively short-lived eruptions over the coming years and decades.

Trying to predict when the eruptions will happen is a key concern for Iceland right now, especially as the town of Grindavik and the Svartsengi geothermal power plant are in the danger zone.

With the repetition of eruptions, scientists have a better idea of what is happening. They have been tracking how the ground is inflating with magma pressure. As a result, they can tell with more certainty than before when magma will break the surface. However, predicting exactly where an eruption will happen is much harder.

In the Reykjanes Peninsula, magma is held more loosely under a larger area than on conventional volcanoes like Mount Etna in Sicily, and it erupts through cracks fissures that can be kilometers long. The fissure that opened on February 8th was three kilometers long.

As they don’t know where an eruption will occur, Icelandic authorities are building earth barriers around Grindavik and the Svartsengi power plant. They worked fairly well during the 14 January eruption, although a fissure opened up ibeyond the barriers and lava destroyed three houses in Grindavik. –

The south-west is the most densely populated part of Iceland. 70% of the population lives within 40 km or so. This also includes all of the key infrastructure : the main international airport, big geothermal power plants, and a lot of tourist infrastructure too, which is a big part of Iceland’s economy. Reykjavik, the capital, might be impacted by volcanic activity. The situation would really become hazardous if the eruptions moved further east along the peninsula. One should not forget that there are lava flows from 1,000 years ago from the last eruptive cycle in what is now Reykjavik. Scientists say it is not unfeasible that the lava could flow there in future eruptions.

In order to try and predict what might happen in the future, scientists are looking at the different volcanic systems that sit across the Reykjanes Peninsula. They have noticed that in the last cycle, the first eruptions started in the systems to the east and migrated to the west.

More recently, the first eruptions of 2021 happened in a system that sits more in the middle of the peninsula. That system now seems to have completely switched off as it does not seem magma is gargering beneath it. Is this temporary or permanent ? No one knows.

The most recent eruptions, which began in December 2023, are now in a neighbouring system a little further west. Scientists can get an idea of how much magma is held underground and whether it is likely to shift away from Grindavik and the power station to another neighbouring volcanic system. For instance, if they see the rate of magma inflow declining, then that may be an indication that it is starting to switch off and completely die down, which may take a few months.The question would then be to know if it is just a temporary lull or the actual end of this phase of activity, and nobody is able to gave an answer to this question.

Scientists are learning more with every eruption, but there is still a great deal of uncertainty for Iceland as a new volcanic era begins.

Adapted from an article released by the BBC.

Péninsule de Reykjanes (Islande) : risque d’intrusion magmatique et d’éruption à brève échéance // Reykjanes Peninsula (Iceland) : risk of magma intrusion and eruption in the short term

Dans sa dernière mise à jour (5 février 2024), le Met Office islandais indique que l’accumulation de magma sous le secteur de Svartsengi-Þorbjörn se poursuit, même si la vitesse d’inflation a légèrement diminué ces derniers jours. Il convient de noter que des processus identiques ont été observés avant les précédentes intrusions magmatiques et éruptions au nord de Grindavík en janvier 2024 et décembre 2023. Selon les modèles géodésiques du 16 janvier au 5 février, le volume de recharge en magma du réservoir de Svartsengi est désormais estimé. à environ 9 millions de mètres cubes, contre 6,5 millions mentionnés dans la mise à jour du 1er février. À partir de la modélisation géodésique de l’intrusion et de l’éruption de janvier 2024, on estime qu’environ 9 à 13 millions de mètres cubes de magma se sont écoulés à partir du réservoir magmatique de Svartsengi pour alimenter l’éruption qui a débuté près de Hagafell le 14 janvier. Par conséquent, le volume de recharge de magma a maintenant atteint la limite inférieure de la quantité mise en oeuvre en janvier. Il existe donc une forte probabilité de nouvelle intrusion magmatique et d’éruption volcanique dans les jours ou les semaines à venir.

Dernière image satellite, montrant les variations de la surface du sol entre le 23 janvier et le 4 février 2024. Les zones grisées sont celles où les mesures ont été impossibles en raison des variations de la couverture neigeuse entre les images (Source: Met Office).

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In its latest update (February 5th, 2024), the Icelandic Met Office indicates that magma accumulation beneath the Svartsengi-Þorbjörn area continues, even though the rate of inflation has decreased slightly in recent days. It should be noted that similar processes were observed before the previous dyke intrusions and eruptions north of Grindavík in January 2024 and December 2023. According to updated geodetic models from January 16th to February 5th, the volume of magma recharge to the Svartsengi reservoir is now estimated at about 9 million cubic meters, versus 6.5 million mentioned in the February 1st update. From geodetic modelling of the January 2024 intrusion and eruption, it is estimated that approximately 9 to 13 million cubic meters of magma flowed from the Svartsengi magma reservoir, feeding the eruption that began near Hagafell on January 14th. Therefore, the estimated volume of magma recharge has now reached the lower limit of the amount believed to have been tapped in January. Consequently, there is an increased likelihood of a new magmatic dyke intrusion and ensuing volcanic eruption in the coming days to weeks.

Islande vs. Hawaii : qui gagnera le match de l’éruption ? // Iceland vs. Hawaii : who will win the eruption game ?

En Islande et à Hawaii, les observatoires (le Met Office et le HVO) expliquent qu’il faut s’attendre à une éruption dans les prochains jours. Tous les paramètres semblent réunis pour que la lave perce la surface.

En Islande, c’est sur la péninsule de Reykjanes qu’une nouvelle éruption est susceptible de se produire, à l’image de celles du 18 décembre 2023 et du 14 jaanvier 2024. Ces derniers événements ont été brefs. En sera-t-il de même pour le prochain ? Personne ne le sait. Personne ne sait, non plus où la lave sortira : dans le secteur de la centrale géothermique de Svartsengi ? A proximité de Grindavik ? Mystère !

Comme je l’ai indiqué précédemment, plusieurs paramètres montrent que le magma continue de s’accumuler sous terre depuis la mi janvier. Les derniers modèles indiquent qu’environ 6,5 millions de mètres cubes de magma se sont accumulés sous la région de Svartsengi. C’est quasiment le même volume qu’avant l’éruption de janvier 2024.
Le soulèvement du sol près de la centrale de Svartsengi et du Lagon Bleu atteignait 8 millimètres par jour ces derniers temps, ce qui est un peu plus rapide qu’avant l’éruption du 14 janvier. La chambre magmatique sous Svartsengi est probablement en expansion et pourrait finir par provoquer une éruption ou donner naissance à une intrusion magmatique comme celle qui s’est produite sous la ville de Grindavík fin 2023.

L’éruption du 14 janvier 2024 (image webcam)

A Hawaii, le HVO enregistre toujours un essaim sismique sous le Kilauea. La plupart des événements se produisent sous la zone de faille de Koa’e, à 8-12 km au sud-ouest de la caldeira sommitale.
Les inclinomètres de Sand Hill et au niveau de la falaise d’Uēkahuna continuent de montrer des mouvements du sol dans des directions et des vitesses constantes. On constate que la zone sommitale se dégonfle à mesure que le magma se déplace de ce secteur vers le sud-ouest.
Une importante intrusion de lave, estimée à 30 millions de mètres cubes, s’est produite au sud et au sud-ouest de la caldeira du Kilauea depuis le 27 janvier 2024. Le HVO explique que, tant que l’intrusion se poursuit, il existe un risque que l’éruption se produise à l’intérieur ou au sud-ouest de la caldeira, sans prévenir longtemps à l’avance.

La lave va-t-elle réapparaître dans le cratère de l’Halema’uma’u? (Image webcam)

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Dernière minute : Dans une mise à jour publiée le 3 février 2024 au matin, le HVO indique que la sismicité et la déformation du sol depuis le sommet du Kīlauea en direction du sud-ouest, le long du système de failles de Koa’e, ont considérablement diminué au cours des dernières 24 heures. L’intrusion magmatique dans cette zone semble avoir ralenti et la probabilité d’une éruption semble s’éloigner. Le niveau d’alerte volcanique a été abaissé de WATCH (Vigilance) à ADVISORY (surveillance conseillée) et la couleur de l’alerte aérienne a été réduite d »ORANGE à JAUNE.
Source : HVO.

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In Iceland and Hawaii, the observatories (the Met Office and the HVO) explain that an eruption is expected in the coming days. According to the parameters, lava is likely to break through the surface.

In Iceland, a new eruption might occur on the Reykjanes Peninsula, like on December 18th, 2023 and January 14th, 2024. These events were short-lived. Will it be the same for the next eruption? No one knows. Nobody knows where lava will come out either: in the area of the Svartsengi geothermal power plant? Close to Grindavik? It is a mystery ! As I indicated previously, several parameters show that around 6.5 million cubic meters of magma have accumulated beneath the Svartsengi region since mid-January.

Land by the Svartsengi Power Plant and the Blue Lagoon has risen by up to 8 millimetres per day in recent days, slightly faster than before the January 14th eruption outside the town of Grindavík. This indicates that the magma chamber beneath Svartsengi is likely expanding and could eventually cause an eruption or form a magma intrusion like the one that occurred beneath the town of Grindavík at the end of 2023. An eruption might occur with little advanced warning.

In Hawaii, HVO is still recording a seismic swarm with most earthquakes occurring beneath the Koaʻe fault zone, 8-12 km southwest of the Kilauea caldera.

Tiltmeters at Sand Hill and Uēkahuna bluff continue to show ground motion at consistent directions and rates, suggesting that the summit region is deflating as magma moves from this region to the southwest.

A significant lava intrusion (30 million cubic meters) has occurred south and southwest of the Kīlauea caldera since January 27th, 2024. HVO explains that as long as the intrusion continues, there is a chance that an eruption could occur within or southwest of the caldera with little advanced warning.

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Last minute : In an update released on February 3rd, 2024 in the morning, HVO indicates that earthquake and ground deformation rates extending from Kīlauea summit southwest along the Koa‘e fault system have decreased significantly over the past 24 hours. The intrusion of magma into this area appears to have slowed, and the likelihood of an eruption has decreased. The Volcano Alert Level was lowered from from WATCH to ADVISORY and the Aviation Color Code from ORANGE to YELLOW.

Source : HVO.

 

 

Islande : la géothermie au cœur d’un volcan // Iceland : geothermy at the heart of a volcano

Des chercheurs et des scientifiques ont élaboré un projet visant à repousser les limites de l’énergie renouvelable en forant au cœur de la chambre magmatique d’un volcan. Initié en 2014, l’ambitieux projet, baptisé Krafla Magma Testbed (KMT), vise à exploiter la chambre magmatique du Krafla, dans le nord de l’Islande, d’ici 2026.

Pour mener le projet à son terme, KMT recherche un financement de 100 millions de dollars et prévoit de commencer les forages d’ici 2027. KMT est une alliance internationale qui vise à réaliser « la première entreprise de recherche sur le magma pour effectuer des études et des expériences de pointe ». Le projet est porté par des scientifiques et des ingénieurs de 38 instituts de recherche et entreprises de onze pays dont les Etats-Unis, le Royaume-Uni et la France. Si elle réussit, cette stratégie permettra une production d’énergie géothermique sans précédent et ouvrira la voie à une alimentation énergétique illimitée dans toute l’Islande.
Le Krafla présente une caldeira volcanique d’une dizaine de kilomètres de diamètre et une zone de fissures de 90 kilomètres de long. Le volcan est l’un des systèmes géothermiques les plus étudiés. C’est le site de la première centrale géothermique du pays.

La chambre magmatique du Krafla se trouve à une profondeur relativement faible, entre 1,5 et 3 km seulement sous la surface, avec des températures atteignant 1 300°C. Elle  a attiré l’attention de manière tout à fait inattendue en 2009 lors d’un projet de forage géothermique pour le compte de la société Landsvirkjun. Un trépan a rencontré par hasard une poche magmatique près du Krafla, à 2,1 km de profondeur. L’incident n’a pas provoqué d’éruption volcanique, ce qui montre qu’un forage directement dans le magma peut être effectué en toute sécurité. A des kilomètres sous terre, la roche atteint des températures si extrêmes que les fluides rencontrés sont dits « supercritiques », c’est-à-dire au comportement intermédiaire entre l’état liquide et gazeux. L’énergie produite y est cinq à dix fois plus importante qu’avec un puits conventionnel. Lors de l’accident de 2009, la vapeur remontant à la surface a atteint 450°C. Deux puits supercritiques suffiraient pour atteindre la puissance de 60 mégawatts, ce que génère la centrale actuellement avec 18 puits conventionnels.
Le financement de 100 millions de dollars permettra d’accélérer l’avancement de ce projet grâce à l’acquisition des équipements de forage les plus performants, capables de résister à des températures extrêmement élevées. KMT a également l’intention de déployer un ensemble de capteurs haute technologie pour surveiller en permanence différents paramètres du magma, notamment sa température. L’équipe KMT s’est fixé un calendrier ambitieux, visant à exploiter la chambre magmatique du Krafla d’ici 2026.
D’un coût de 25 millions de dollars, la première phase de forage prévoit plusieurs trous d’exploration autour  du magma. Le forage, maintenu ouvert, permettra ensuite d’atteindre le magma et de prélever des échantillons. Grâce à cette exploration directe, les scientifiques de KMT espèrent améliorer leur compréhension du magma et de ses propriétés. KMT prévoit de procéder ensuite à un deuxième forage pour examiner la faisabilité de l’exploitation de l’énergie géothermique.
L’énergie géothermique est utilisée en Islande depuis plusieurs années grâce à un processus qui suppose des forages dans des régions dont le sous-sol est à haute température afin d’exploiter la chaleur naturelle de la Terre. La chaleur en provenance de l’intérieur de la Terre chauffe l’eau des réservoirs souterrains et la transforme en vapeur. Cette vapeur est ensuite canalisée à l’aide d’une tuyauterie vers des turbines reliées à des générateurs qui convertissent l’énergie en électricité. En Islande, cette stratégie s’est avérée efficace pour produire de l’électricité et répondre à une grande partie des besoins énergétiques de la population.

Avec la réussite du projet, l’Islande anticipe un bouleversement de son paysage énergétique. Le projet KMT pourrait non seulement transformer la production d’énergie en Islande, mais aussi servir de modèle pour d’autres régions volcaniques à travers le monde, tant sur terre qu’en mer.
Source  : Interesting Engineering.
Remarque personnelle : le projet KMT est ambitieux, mais il ne devra pas oublier que le Krafla est un volcan actif dont les éruptions peuvent être très spectaculaires. Le choix des emplacements des forages et des infrastructures devra se faire avec le plus grand soin pour éviter leur destruction par un accès de colère du volcan.

Photos: C. Grandpey

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Researchers and scientists have worked out a project to transform the renewable energy landscape by drilling into the heart of a volcano’s magma chamber. Initiated in 2014, the ambitious Krafla Magma Testbed (KMT) project aims to tap into the magma chamber of Krafla in northern Iceland by 2026.

To make this vision a reality, KMT is actively seeking 100 million dollars in funding, with plans to begin drilling by 2027. KMT is an international initiative that seeks to construct the « world’s first magma research facility for advanced studies and experiments. » The project is led by scientists and engineers from 38 research institutes and companies from eleven countries including the United States, the United Kingdom and France. If successful, this strategy would allow for unparalleled geothermal energy output, opening the path to provide a limitless energy supply to houses across Iceland.

Krafla evinces a volcanic caldera with a diameter of around ten kilometers and a 90-kilometer-long fissure zone. It is recognized as one of the most extensively studied geothermal systems. It is the site of the country´s first geothermal power station.

Krafla’s magma chamber is located at a relatively short depth of only 1.5 – 3 km below the surface, with temperatures reaching 1,300°C.

The shallow depth of Krafla’s magma chamber gained attention unexpectedly in 2009 during a geothermal drilling project for the Iceland energy company Landsvirkjun. The project unexpectedly encountered a magma chamber near the Krafla volcano, at a depth of 2.1 km. The fact that the crew was not immediately faced with a volcanic eruption provided reassuring evidence that drilling into magma could be done safely. Kilometers underground, the rock reaches temperatures so extreme that the fluids encountered are called « supercritical », that is to say with intermediate behavior between the liquid and gaseous state. The energy produced there is five to ten times greater than in a conventional well. During the 2009 accident, the steam rising to the surface reached 450°C. Two supercritical wells would be enough to reach the power of 60 megawatts that the plant currently generates with 18 conventional wells.

The 100-million-dollar funding will expedite the advancement of this project by enabling the acquisition of advanced drilling equipment capable of withstanding higher temperatures.  KMT also intends to deploy a set of high-tech sensors to continually monitor different magma parameters, including temperature.

The first phase of drilling should be carried out by 2026 or 2027. Costing $25 million, it includes several exploration holes around and below the magma. The drilling, kept open, will make it possible to reach the magma and take samples.

The first borehole is likely to be drilled by either 2026 or 2027. Through this direct exploration, KMT scientists aim to enhance their understanding of magma and its properties. Following this, KMT plans to drill a second borehole to examine the feasibility of harnessing geothermal energy.

Geothermal energy has been utilized in Iceland for several years through a process that involves drilling into hot underground regions to tap into the Earth’s natural heat. The heat from the Earth’s interior causes water in these underground reservoirs to become hot and turn into steam. This steam is then channeled to drive turbines connected to generators, converting the energy into electricity. In Iceland, this strategy has proven effective in producing power and meeting a large amount of the country’s energy requirements.

As the project unfolds, Iceland anticipates a revolutionary shift in its energy landscape, harnessing the power of volcanoes to provide a renewable and sustainable source of electricity for homes and industries. The KMT project could not only transform energy production in Iceland, but also serve as a model for other volcanic regions around the world, both on land and at sea.

Source : Interesting Engineering.

Personal note: the KMT project is ambitious, but it should not forget that Krafla is an active volcano whose eruptions can be very spectacular. The choice of drilling and infrastructure locations should be made with the greatest care to avoid their destruction by the volcano’s anger.