Étiquette : mesures

Nouvel instrument de mesure sur le Kilauea (Hawaii) // New measuring instrument on Kilauea Volcano (Hawaii)

Dans sa dernière mise à jour, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, indique que le Kilauea n’est pas en éruption. L’alimentation du lac de lave dans l’Halema’uma’u a cessé et les émissions de SO2 et ont retrouvé le niveau qui était le leur avant la dernière éruption. Rien n’annonce en ce moment une reprise imminente de l’activité éruptive.

Bien qu’il n’y ait pas de lac de lave sur le Kilauea ces jours-ci, les scientifiques du HVO expliquent comment ils mesurent la hauteur d’un lac de lave actif.

Une nouvelle technique de mesure a été mise au point pour améliorer encore davantage le réseau permanent de surveillance volcanique. Il s’agit d’un prototype de télémètre laser à mesure continue – Continuous Laser Rangefinder (CLR) – qui a été installé au bord du cratère de l’Halema’uma’u le 26 décembre 2020 et est devenu pleinement opérationnel le 8 janvier 2021.

Ce nouvel instrument contrôle la dynamique du lac de lave avec une résolution encore jamais atteinte. Le CLR mesure en temps réel et en autonomie totale les variations de niveau du lac de lave en utilisant les propriétés de réflexion de la lumière à sa surface.

L’instrument est positionné sur la lèvre ouest de l’Halema’uma’u. Il est orienté vers le cratère avec une inclinaison de 32,57 degrés sous l’horizon. La plage de mesure actuelle est d’environ 733 mètres.

Le CLR transmet une impulsion laser toutes les secondes. Le laser de longueur d’onde de 1550 nanomètres est invisible et sans danger pour l’œil humain. Le faisceau laser s’élargit avec la distance, ce qui crée une empreinte cible d’environ 0,5 m de diamètre sur la surface du lac de lave à proximité des bouches qui étaient actives sur la paroi interne nord-ouest de l’Halema’uma’u.

Une diode réceptrice détecte les signaux laser réfléchis. Un microprocesseur calcule la distance jusqu’à la surface du lac au centimètre près en mesurant le temps mis par l’impulsion laser.

Un inclinomètre à l’intérieur de l’instrument mesure l’angle d’inclinaison du faisceau laser. L’angle du faisceau est utilisé pour calculer la hauteur de la surface du lac de lave par rapport à celle de l’instrument ? Ce dernier est parfaitement stable grâce à un solide trépied, ce qui améliore encore plus la précision des mesures. Ces dernières sont transmises en temps réel via le réseau radio numérique du HVO. .

Le télémètre a également été conçu pour fonctionner par mauvais temps et lorsque les émissions de gaz sont denses. Le Kilauea est un environnement hostile pour les instruments à cause des gaz volcaniques corrosifs, des téphras abrasifs, des fortes pluies, de la foudre et des projections lors des explosions. C’est pourquoi les composants optiques du CLR sont protégés par un boîtier très résistant.

L’instrument fonctionne à l’énergie solaire grâce aux stations photovoltaïques mobiles du HVO qui peuvent être rapidement déployées par hélicoptère.

Le CLR vient compléter d’autres types de données collectées régulièrement par les scientifiques du HVO sur le terrain. Toutefois, ces techniques offrent une couverture spatiale plus large que la mesure à point unique du CLR ; les mesures sont sporadiques et ont une marge d’erreur plus élevée.

Source : USGS/HVO.

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In its latest update, The USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) indicaes taht Kilauea is not erupting. Lava supply to the Halema’uma’u lava lake has ceased and SO2 emissions have decreased to near pre-eruption background levels. There are currently no indications suggesting that a resumption of volcanic activity is imminent.

Although there is no lava lake on Kilauea these days, HVO scientists explain how they measure the lake’s height when it is active in a crater.

New technology has been implemented and is improving HVO’s permanent volcano monitoring network. The prototype Continuous Laser Rangefinder (CLR) gauge is one of the new instruments. It was installed on December 26th, 2020 and became fully operational on January 8th, 2021.

This newly-developed instrument monitors lava lake dynamics with unprecedented resolution. The CLR gauge autonomously measures lava lake elevation in real-time, using the light-reflecting properties of the lava surface.

The instrument is stationed on the western rim of Halema’uma’u Crater. It is aimed into the crater at an inclination of 32.57 degrees below the horizon. Current measurement range is about 733 metres.

The CLR gauge transmits a laser pulse every second. The 1550 nanometer wavelength laser is invisible and eye-safe. The laser beam broadens with distance, making a target footprint about 0.5 m diameter on the lava lake surface near the previously active vents on Halema’uma’u’s northwest wall.

A receiver diode senses laser signals reflected from downrange. A microprocessor calculates the distance to the lake surface within a centimetre by measuring the time of flight of the laser pulse.

An onboard inclinometer measures the slant angle of the laser beam. The beam angle is used to calculate vertical elevation of the lake surface below the surveyed instrument elevation. The instrument is stabilized by a sturdy tripod that improves measurement precision.

Real-time range measurements are telemetered via HVO’s digital radio network.

The quipment has laso been designed to work in foul weather and dense gas emissions. Kilauea is a harsh environment for instrumentation. Corrosive volcanic gas, abrasive tephra, heavy rainfall, lightning, and ballistic ejections are a threat to monitoring equipment. The CLR gauge optical components are protected by a custom enclosure.

The CLR gauge is solar powered by HVO’s flyaway photovoltaic stations, which are rapidly deployed by helicopter. The new instrument complements other types of data routinely collected by HVO scientists in the field. However, these techniques provide broader spatial coverage than the CLR’s single-point measurement; they ate are sporadic and have higher error.

Source : USGS / HVO.

Vue du CLR installé sur la lèvre du cratère de l’Halema’uma’u. On peut voir à droite en haut de l’image une vue éclatée du boîtier optique de l’instrument. (Source : USGS)

Paroles, paroles… // These are only words!

Selon un nouveau rapport de l’Agence Internationale de l’Energie (AIE), si nous voulons trouver une solution à la crise climatique actuelle, nous devons cesser d’utiliser des voitures à essence dans les 14 prochaines années, ne pas ouvrir de nouvelles mines de charbon, mettre fin à l’exploration pétrolière et se lancer dans «une transformation totale des systèmes énergétiques qui sous-tendent nos économies».

Intitulé «Zéro net d’ici 2050», le rapport, publié le 18 mai 2021, examine les promesses faites par les gouvernements pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et conclut que l’objectif de maintenir l’augmentation des températures globales à 1,5 degrés Celsius au-dessus des niveaux préindustriels sera « extrêmement difficile » et exigera des efforts importants.

Le rapport confirme ce que j’ai écrit à plusieurs reprises : «Le nombre de pays qui se sont engagés à atteindre des émissions nulles d’ici le milieu du siècle continue d’augmenter, mais il en va de même pour les émissions de gaz à effet de serre et leur concentration dans l’atmosphère. Cet écart entre la rhétorique et l’action doit se combler si nous voulons avoir une chance d’atteindre le ‘zéro net’ d’ici 2050 et de limiter la hausse des températures mondiales à 1,5°C. »

Dans son rapport, l’AIE présente 400 mesures qui, si elles étaient prises immédiatement, permettraient de réduire de moitié les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2030 et de les ramener à presque zéro en 2050. Si de telles mesures étaient prises avec succès, les températures de la planète pourraient être maintenues en dessous du niveau qui provoquera inévitablement une extinction massive, une élévation désastreuse du niveau de la mer, une hécatombe avec la multiplication des vagues de chaleur, et d’autres conséquences que l’Agence de Protection de l’Environnement a déjà constatées.

Les conclusions du rapport de l’AIE rejoignent celles d’une étude publiée en avril par l’Organisation Météorologique Mondiale (OMM) qui rappelait qu’il est grand temps d’enrayer la hausse des températures de la planète.

En 2018, le Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC) a publié son rapport sur la nécessité d’ « empêcher les températures de dépasser 1,5°C pour éviter les pires conséquences du changement climatique.»

Lors d’un sommet sur le climat réunissant des chefs de gouvernements en avril, le président Biden a annoncé un nouvel objectif des Etats Unis visant à réduire d’ici 2030 les émissions de gaz à effet de serre de 50 à 52% par rapport aux niveaux de 2005. La Chine, qui représentait 27% des émissions mondiales en 2019, s’est engagée à devenir neutre en carbone d’ici 2060.

Selon l’AIE, même si les engagements pris par les deux pays qui ont les émissions les plus élevées, ainsi que par d’autres pays industrialisés dans le cadre de l’Accord de Paris, sont pour la plupart des objectifs ambitieux et non contraignants, « il existe encore une marge de manoeuvre pour atteindre le ‘zéro net’ d’ici 2050, même si « cette marge reste étroite et extrêmement difficile. Elle oblige toutes les parties prenantes – gouvernements, entreprises, investisseurs et citoyens – à agir dès cette année et chaque année suivante pour que l’objectif ne devienne pas hors de portée. »

Selon le rapport, les actions nécessaires pour transformer la consommation et la production d’énergie à l’échelle de la planète sont les suivantes :

– Augmentation de l’utilisation des sources d’énergie renouvelables de 29% en 2020 à 90% en 2050

– Arrêt de la construction de nouvelles centrales au charbon dès cette année, sauf si elles sont construites avec une technologie de captage du carbone

– Interdiction, dès 2025, de la vente de nouvelles chaudières au mazout et au gaz pour chauffer les bâtiments

– Élimination progressive de la vente d’automobiles à essence d’ici 2035

– Transformation des flottes de véhicules actuels en véhicules électriques ou à hydrogène d’ici 2050

– Orientation des centrales électriques vers des sources d’énergie renouvelables d’ici 2035

– Fermeture de toutes les centrales au charbon non équipées de technologie de captage du carbone d’ici 2040

– Transition de la moitié du transport aérien vers l’hydrogène ou les biocarburants d’ici 2040

Le rapport de l’AIE reconnaît qu’il sera extrêmement difficile d’atteindre ces objectifs. Les émissions et les concentrations de dioxyde de carbone rebondissent fortement en ce moment avec la reprise économique suite à la pandémie de Covid-19.

Il est grand temps que les gouvernements agissent de manière décisive pour accélérer la transition vers des énergies propres. Comme je l’ai écrit précédemment, il appartient aux Conférences des Parties (les COP) d’imposer des mesures réelles et obligatoires, au lieu de mesures non contraignantes.

Source: Yahoo News.

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According to a new report by the International Energy Agency (IEA), if human beings want to solve the climate change crisis, they must stop using gasoline-powered cars within 14 years, abandon the pursuit of new coal mines, end oil exploration and set about « a total transformation of the energy systems that underpin our economies. »

Titled « Net Zero by 2050, » the report, released on May 18th, 2021, examines the pledges made by world governments to dramatically reduce greenhouse gas emissions and concludes that the goal of keeping global temperatures from rising 1.5 degrees Celsius above preindustrial levels will prove « extremely challenging » and demand significant efforts.

The report confirs wha I have indicated in previous posts: « The number of countries that have pledged to reach net-zero emissions by mid-century or soon after continues to grow, but so do global greenhouse gas emissions and their concentration in the atmosphere.This gap between rhetoric and action needs to close if we want to have a chance of reaching net zero by 2050 and limiting the rise in global temperatures to 1.5 °C. »

In its report, the IEA lays out 400 steps that, if taken immediately, would meet the goal of cutting current greenhouse gas emissions in half by 2030 and down to nearly zero in 2050. In the event that such a massive, united global undertaking were successful, global temperatures could be kept below a level that would cause mass extinction, devastating sea level rise, unprecedented death from worsening heat waves, and other consequences that the Environmental Protection Agency has found are already occurring.

The findings in the report by the IEA are nearly the same as those of a study released in April by the United Nations World Meteorological Organization (WMO) warning that “time is fast running out” to keep global temperatures in check.

In 2018, the U.N.’s Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) issued its landmark report on the need to keep global temperatures from rising above 1.5°C to avert the worst consequences of climate change.

At an April climate summit of world leaders, President Biden announced a new U.S. target to cut greenhouse gas emissions by 50 to 52 percent over 2005 levels by the year 2030. China, which accounted for 27 percent of global emissions in 2019, has pledged this year to become carbon-neutral by 2060.

According to IEA, even though the pledges made by the two countries with the highest emissions, as well as those of other industrialized nations in the Paris Agreement, are mostly nonbinding, aspirational goals, « there are still pathways to reach net zero by 2050, even though « that pathway remains narrow and extremely challenging, requiring all stakeholders – governments, businesses, investors and citizens – to take action this year and every year after so that the goal does not slip out of reach. »

According to the report, the actions required to transform global energy consumption and production include:

 – Increasing the use of renewable sources of energy from 29 percent in 2020 to 90 percent in 2050

– Halting construction of all new coal plants this year, unless they are built with carbon-capture technology

– Implementing a ban in 2025 on the sale of new oil and gas furnaces to heat buildings

– Phasing out the sale of automobiles that use gasoline by 2035

– Conversion of vehicle fleets to either electric or hydrogen fuel sources by 2050

– Shifting power plants away from carbon emissions to renewable sources of energy by 2035

– Closing all coal-fired power plants not fitted with carbon-capture technology by 2040

– Transitioning half of all plane-travel energy sources to hydrogen or biofuels by 2040.

The report, however, is quick to acknowledge that meeting the goals it lays out will be enormously difficult. Global carbon dioxide emissions and concentrations are already rebounding sharply as economies recover from the Covid-19 pandemic. It is high time for governments to act, and act decisively to accelerate the clean energy transformation.

As I put it previously, it is up to the Conferences of Parties (COPs) to impose real, compulsory measures, instead of nonbinding ones.

Source: Yahoo News.

L’évolution des concentrations de CO2 dans l’atmosphère n’incite guère à l’optimisme. Il y a vraiment du pain su la planche!

Péninsule de Reykjanes (Islande) : Et si on parlait des gaz ?

Après la non demande en mariage du regretté Georges Brassens, voici la non éruption dans la péninsule islandaise de Reykjanes. Les scientifiques, volcanologues et autres, ne comprennent pas pourquoi le magma joue les timides et pourquoi la lave n’arrive par à montrer son nez à la surface.

Tout ce beau monde scientifique est à l’affût et guette les moindres réactions des instruments, qu’ils s’appellent sismomètres, tilrmètres ou satellites. Ces derniers semblent confirmer la présence d’une intrusion magmatique active, mais au final, l’éruption tant espérée se fait attendre

On nous parle beaucoup de sismicité et de déformation mais, assez étrangement, les mesures de gaz sont aux abonnés absents. Pourtant, s’il y a  présence et déplacement de magma, il y a forcément des émissions de gaz. En tout cas, elles ne sont jamais mentionnées dans les différents articles relatifs à la situation sur la Péninsule de Reykjanes.

En tazieffien convaincu, j’ai toujours accordé de l’importance aux gaz qui sont le moteur des éruptions. Sans eux, la lave ne pourrait pas percer la surface. Les sites hydrothermaux et autres émanations gazeuses sont nombreux dans la Péninsule de Reykjanes, mais personne ne parle de la fluctuations et de la composition des gaz.

A une époque, j’ai effectué des observations sur les émanations gazeuses sur les basses pentes de l’Etna car les géochimistes de l’Institut des Fluides de Palerme m’avaient expliqué que les gaz des basses pentes étaient de bons indicateurs du comportement éruptif du volcan. Les variations de hélium en particulier méritaient d’être prises en compte. Vous trouverez un résumé de mes observations sous l’entête de ce blog.

Je pense donc qu’il serait souhaitable de s’attarder  plus que le font les scientifiques islandais sur l’évolution de la composition des gaz sur la péninsule et, en particulier, voir si certains s’échappent des fractures que les séismes ont ouvertes ces derniers temps.

Site hydrothermal à proximité de Krisuvik (Photo : C. Grandpey

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)