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L’Islande réceptrice d’une centrale solaire spatiale ? // Iceland as a receiver of a space solar station ?

L’Islande bénéficiera-t-elle d’une station de réception de la première centrale solaire à être lancée dans l’espace ? Les laboratoires islandais Reykjavik Energy and Transition Labs d’une part et la société britannique Space Solar d’autre part ont signé un protocole d’accord tripartite pour une coopération dans le cadre de l’activation de l’énergie solaire dans l’espace et de la revente de l’énergie générée pendant la phase de recherche.
L’Islande pourrait donc avoir sur son sol une station de réception de la première centrale solaire à être lancée dans l’espace. L’annonce faite par les trois entreprises précise qu’il sera possible de produire de l’énergie verte de manière rentable avec des centrales solaires à bord d’orbiteurs autour de la Terre. Avec cette nouvelle technologie, la centrale électrique active les rayons du soleil et transmet l’énergie à la Terre avec des ondes radio courtes. Il est prévu que des stations terrestres reçoivent ensuite les ondes, les transforment en électricité et fournissent une énergie verte renouvelable au réseau électrique mondial.
Le protocole d’accord stipule que les parties travailleront ensemble sur divers aspects de la première phase du développement de Space Solar. On estime que la première centrale électrique expérimentale en orbite autour de la Terre fournira 30 MW d’électricité.
La technologie et la science à l’origine du fonctionnement de Space Solar sont bien connues, mais il reste encore un certain nombre de problèmes d’ingénierie à résoudre en ce qui concerne la production d’énergie solaire depuis l’espace. Le communiqué diffusé par les trois entreprises précise qu’il est difficile de choisir les emplacements des premières stations de réception de l’énergie au sol. Elles seront situées dans l’hémisphère nord. L’Islande, le Canada et la partie nord du Japon semblent les mieux adaptés à une telle réception.
Source : Médias d’information islandais.

Vue d’artiste de la réception d’énergie solaire spatiale (Source : Space Solar)

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Will Iceland be the host for the first solar power plant to be launched into space ? Iceland’s Reykjavik Energy and Transition Labs on one side, and Britain’s Space Solar onthe other side, have signed a tripartite memorandum of understanding for cooperation in connection with the activation of solar energy in space and the resale of potential energy generated during the research phase.

Iceland could then be the host for the first solar power plant to be launched into space. The announcement by the three companies indicates that it will be possible to produce green energy with solar power plants on orbiters around the earth in a cost-effective way. The technology is based on the fact that the power plant will activate the sun’s rays and transmit the energy to the earth with short radio waves. It is planned that so-called ground stations will then receive the waves, transform them into electricity and deliver green renewable energy into the world’s energy system.

The memorandum of understanding stipulates that the parties will work together on various aspects of the first phase of Space Solar’s development. It is estimated that the first experimental power plant in an orbit around the Earth will deliver 30 MW to the Earth.

The technology and science behind Space Solar’s operation is well known, but there are still a number of engineering challenges to be solved regarding solar power generation from space.The announcement states that it is a challenge to choose locations for the first receiving stations of the energy on the ground. They would be in the northern hemisphere. Iceland, Canada and the northern part of Japan are being looked at, among others.

Source : Icelandic news media.

Meilleure compréhension du stockage et de la migration du magma dans l’East Rift Zone du Kilauea // Better understanding of magma storage and migration in Kilauea’s East Rift Zone.

L’éruption sur la Middle East Rift Zone du Kilauea qui a débuté le 15 septembre 2024 près du Nāpau Crater s’est terminée le 20 septembre. Un nouvel épisode de la série « Volcano Watch » du HVO est consacré à la compréhension du stockage et de la migration du magma dans l’East Rift Zone du Kilauea.
L’article nous rappelle que lorsque les signaux sismiques se déplacent dans le sol, ils sont influencés par la structure interne d’un volcan, notamment la présence de magma et/ou de zones de faille. Ces structures peuvent accélérer ou ralentir la propagation des ondes sismiques enregistrées par les sismomètres. Les sismologues peuvent utiliser ces données pour créer des images de l’emplacement du magma et suivre son parcours sous la surface.
Le HVO dispose d’environ 80 sismomètres permanents sur l’île d’Hawaï. L’utilisation des données fournies par ces sismomètres permanents permet d’obtenir une image globale mais peu précise des zones de stockage du magma.
En revanche, si les sismomètres à la surfaces ont plus nombreux, ils peuvent capter davantage d’ondes sismiques traversant les régions de stockage de magma, ce qui donnera une image plus précise du sous-sol.
Fin juin 2024, des sismologues de l’ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) de Zurich et de l’Observatoire Volcanologique d’Hawaï (HVO) ont déployé 115 petits sismomètres portables dans l’East Rift Zone du Kilauea. Ce travail a donc été effectué un peu avant le début de la dernière activité éruptive.

Carte montrant les sismos portables temporaires déployés dans l’East Rift Zone du Kilauea (triangles rouges). Les séismes enregistrés dans cette zone entre le 1er juillet et le 22 septembre sont représentés par des points noirs. La caldeira sommitale du Kīlauea, est délimitée en magenta. La ligne bleue tracée entre deux sismos portables indique la zone où les changements de vitesse ont été calculés. La zone grisée correspond approximativement à l’East Rift Zone. (Source : HVO)

Les données enregistrées sur ces sismos portables seront utilisées pour obtenir une image de l’emplacement et du volume de magma dans l’East Rift Zone à un niveau de détail qui n’était pas possible auparavant. Le modèle ainsi obtenu aidera les scientifiques à mieux comprendre les risques volcaniques dans cette région.
Compte tenu du calendrier de leur installation, les sismos portables ont enregistré des événements associés aux intrusions magmatiques dans le rift est en juillet et août, ainsi qu’à l’éruption dans la Middle East Rift Zone du 15 au 20 septembre.
Grâce à leur densité sur le terrain, ces petits sismomètres continuent d’enregistrer les événements sismiques en octobre. Les sismologues de l’ETH Zürich et du HVO collaborent actuellement pour analyser les premières données déjà collectées de fin juin à fin août. Pour effectuer ce travail, les scientifiques utilisent l’interférométrie sismique par corrélation du bruit ambiant. Cet instrument tire parti des signaux sismiques continus créés par l’interaction entre les houles océaniques et la croûte océanique. Il a ainsi pu identifier ce qui s’est passé sous la surface avant l’éruption du mois de septembre

En se déplaçant à travers un volcan, le magma ouvre et ferme des systèmes de fractures, ce qui provoque des changements dans la vitesse à laquelle se déplacent les signaux de bruit océanique à travers le sol. Les scientifiques peuvent contrôler ces signaux de bruit océanique pour détecter des signes d’accumulation de magma sous la surface. Le bruit océanique qui se déplaçait à travers le sol sous l’Upper East Rift Zone du Kilauea entre début juillet et fin août 2024 a montré des changements au moment où le magma a commencé à pénétrer dans cette zone. Le changement le plus spectaculaire a été une diminution rapide de la vitesse qui a commencé le 21 juillet, indiquant l’ouverture de fractures en raison d’une intrusion magmatique dans cette région. Au même moment, des essaims sismiques se produisaient en raison des contraintes créées par l’intrusion magmatique dans le sous-sol.

Le graphique du haut montre l’évolution de la vitesse des ondes sismiques et le nombre d’événements de juillet à la mi-août sur le Kilauea. Le graphique du bas montre le nombre de séismes au cours de la même période. La ligne magenta en pointillés indique l’ouverture de fissures et de fractures au début de l’intrusion magmatique dans l’East Rift Zone. La diminution continue de la vitesse sismique observée à droite de la ligne magenta reflète l’intrusion magmatique dans la région.(Source : HVO)

Cet exemple montre comment l’interférométrie sismique par corrélation du bruit ambiant, ainsi que d’autres ensembles de données de surveillance des volcans, peuvent être utilisés pour comprendre les changements qui se produisent sous la surface. L’exemple ci-dessus concerne les changements de vitesse enregistrés par un petit nombre de sismos portables. Une analyse future sera effectuée à partir de l’ensemble du réseau de 115 instruments. Elle permettra de mieux discerner la zone où le magma a migré à travers l’East Rift Zone dans la période qui a précédé l’éruption de septembre 2024.
Source : USGS / HVO.

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The Middle East Rift Zone eruption that began September 15th, 2024 near Nāpau Crater ended on September 20th. A new episode of HVO’s series « Volcano Watch » is dedicated to the understanding of magma storage and migration in Kilauea’s East Rift Zone.

The article reminds us that as signals created by earthquakes move through the ground, they are influenced by the structure of a volcano, including the presence of magma and/or fault zones. These structures can cause the seismic waves to travel faster or slower, which is recorded on seismometers. Seismologists can use that data to create images of where magma is located and track its underground path.

The HVO has about 80 permanent seismometers on the Island of Hawaii. Using only data from these permanent seismometers provides a fuzzy picture of underlying magma storage structures.

However, if the number of seismometers at the surface is increased, more of the seismic waves traveling through regions of magma storage will be recorded, yielding more accurater picture of the subsurface.

In late June 2024, seismologists from ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) Zürich and the Hawaiian Volcano Observatory deployed 115 seismic nodes – tiny, portable seismometers – across Kīlauea’s East Rift Zone. It was before the latest significant unrest began.

Data recorded on these nodes will be used to image the location and volume of magma within the East Rift Zone at a level of detail not previously possible, and the resulting model will help scientists better understand the volcanic hazards in this region.

Given the timeline of their deployment, the nodes recorded earthquakes associated with intrusions of magma into the East Rift in July and August, as well as the September 15-20 Middle East Rift Zone eruption.

These densely spaced seismic instruments will continue to record through October. ETH Zürich and HVO seismologists are now working together to analyze data from the nodes already collected from late June through late August. To perform this work, the scientists are using an analysis tool called ambient noise interferometry, which takes advantage of continuous seismic signals created through the interaction between ocean swells and the ocean crust, to identify what was happening below the surface leading to the September eruption.

Magma moving through a volcano opens and closes fracture systems causing changes in the speed at which ocean noise signals travel through the ground. Scientists can monitor these ocean noise signals for signs that magma is accumulating beneath the surface. Ocean noise traveling through the ground below the Upper East Rift Zone of Kilauea between early July and late August 2024 showed changes as magma began to enter this area. The most dramatic change that was observed was a rapid velocity decrease that began on July 21st, indicating the opening of fractures because of magmatic intrusions in this region. At the same time, swarms of earthquakes were occurring because of stresses created from intrusion of magma into the subsurface.

This example shows how ambient noise interferometry, along with other volcano monitoring datasets, can be used to understand the changes occurring beneath the surface of a volcano. While this example focuses on changes in velocity at a single pair of nodes, future analysis will be carried out for the entire 115 instrument array. This analysis will contribute to the understanding of where magma migrated across the East Rift Zone in the time leading to the September 2024 eruption.

Source : USGS / HVO.

Des signaux acoustiques pour détecter le début d’une éruption // Acoustic signals to detect the start of an eruption

La dernière éruption du Mauna Loa sur la Grande Ȋle d’Hawaï a commencé le 27 novembre 2022. Elle a été précédée d’une activité sismique intense environ une demi-heure avant que la lave soit visible sur les caméras de surveillance.

Image des premières heures de l’éruption sur la caméra thermique du HVO

Ces caméras sont essentielles pour contrôler l’activité éruptive mais les vues de l’activité peuvent être entravées par les nuages, le brouillard ou les gaz volcaniques. Il se peut aussi que les caméras ne couvrent pas suffisamment le site de l’éruption. C’est pourquoi l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) et d’autres observatoires dans le monde utilisent d’autres méthodes pour tenter d’identifier l’activité éruptive même si le volcan n’est pas parfaitement visible.
Une de ces méthodes consiste à mesurer les bruits émis par une éruption. Ils s’éloignent progressivement de la source, comme le font les rides sur l’eau quand on y a jeté une pierre.
Les scientifiques installent régulièrement des réseaux de capteurs acoustiques sur les flancs des volcans. Ces capteurs sont capables de mesurer le bruit audible, mais aussi le bruit inaudible dont les fréquences (infrasons) ne sont pas perçues l’oreille humaine. Un traitement informatique de ces données est ensuite mis en oeuvre pour rechercher des signaux provenant d’une direction distincte.
Le HVO surveille les volcans hawaiiens à l’aide de données traitées en temps quasi réel en provenance de réseaux acoustiques qui mesurent les changements de pression autour du Kilauea et du Mauna Loa. Des réseaux de capteurs sont déployés sur le terrain pour permettre aux ordinateurs de rechercher des corrélations dans l’énergie acoustique provenant de centres d’éruption probables.
Le traitement des données permet de comparer toutes les formes d’ondes du réseau et examine la cohérence des ondes dans diverses conditions. Dans les tracés obtenus, les cohérences de forme d’onde sont marquées par des points rouges et orange et les incohérences par des points bleu clair et foncé. Les sons incohérents ressemblent à ceux que l’on peut entendre dans une forêt par une journée de grand vent, tandis qu’un son plus cohérent serait celui émis par une voiture qui klaxonne.
Les signaux acoustiques cohérents ont souvent des caractéristiques qui leur permettent d’être distingués lors du traitement des données. Deux bons indicateurs de cohérence sont la vitesse et la direction des ondes. Par exemple, près de la surface de la Terre, les sons se propagent généralement à des vitesses d’environ 300 à 400 mètres par seconde. Le réseau d’infrasons du HVO se trouve à l’intérieur du Parc national des volcans d’Hawaii et couvre un angle d’environ 300 degrés, tout en étant pointé vers le sommet du Mauna Loa. La détection automatique peut utiliser ces signaux (cohérence, vitesse et direction des ondes) pour permettre aux scientifiques de comprendre rapidement quand une éruption se produit au sommet du Mauna Loa.

La figure D ci-dessus montre qu’une légère activité éruptive a commencé vers 23 h 25. En réalité, l’activité a probablement commencé environ 2 minutes plus tôt, vers 23 h 23, étant donné qu’il faut environ 2 minutes au son pour voyager du sommet du Mauna Loa jusqu’au réseau de capteurs acoustiques.
La figure A montre qu’à 23 h 36, les coulées de lave émises par l’éruption avançaient rapidement à travers la caldeira sommitale du Mauna Loa. L’activité s’est intensifiée fortement vers 23h40.
Cela montre l’intérêt d’utiliser plusieurs lignes d’informations pour évaluer l’activité éruptive.
En plus des méthodes acoustiques, le HVO utilise une panoplie d’instruments, notamment en matière d »imagerie sismique, de déformation, d’analyse des gaz, ainsi qu’un réseau de caméras.
Source : USGS, HVO.

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Mauna Loa’s latest eruption on Hawaii Big Island started on Novembre27th, 2022. It was preceded by intense earthquake activity about half an hour before lava could be seen lava seen on the webcams.

Remote cameras are critical to confirm eruptive activity but, in many cases worldwide, views of the activity can be obscured. Clouds, fog or volcanic gas can block views, or cameras might not cover the eruption site. Hence, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) and other observatories around the globe use other methods to attempt to identify eruption activity even if the volcano cannot be clearly seen.

One way to monitor volcanic activity is to measure the sounds of an eruption. They can rapidly travel away from the eruption vent in the same way a rock thrown into calm water can make ripples that move away from the source.

Scientists routinely install arrays of acoustic sensors on the flanks of volcanoes that can measure the audible and the inaudible noise which have frequencies (infrasounds) that human ears can’t sense. Computer processing is then used to look for signals that come from a distinct direction.

HVO monitors local volcanoes using rapidly processed near real-time data from acoustic arrays that measure pressure changes around Kīlauea and Mauna Loa. The grouped sensor arrays are deployed in the field to allow computers to look for correlations in acoustic energy from likely eruption centers.

The processing compares all waveforms of the array and looks at the coherency of the waves under a range of conditions. In the plots, strong waveform coherency are marked by red and orange dots and incoherent waves are marked by light and dark blue. Incoherent sounds are like those one can hear in the middle of a forest on a windy day and more coherent sound would be from a car honking on the road.

Coherent acoustic signals often have characteristics that allow them to be distinguished by the processing of array data, and two good indicators of coherency come from the wave speed and wave direction across the array. For example, near the surface of the Earth sounds usually travel at speeds of about 300 to 400 meters per second. The Hawaiian Volcano Observatory’s infrasound array is located in Hawai‘i Volcanoes National Park and has a compass direction of about 300 degrees, pointing back to Mauna Loa summit. Automated detection can use these characteristics (coherency, wave speed and direction) to improve the scientists’ ability to rapidly understand when an eruption is occurring at the Mauna Loa summit.

Panel D of the figure above shows that the compass back direction becomes very stable at about 11:25 p.m., which indicates that mild eruptive activity had started. Its timing was probably about 2 minutes earlier, at about 11:23 p.m., given that it takes about 2 minutes for sound to travel from the summit of Mauna Loa to the array of acoustic sensors.

Indeed, panel A of the figure above shows that by 11:36 p.m., lava flows being generated by the new eruption were rapidly expanding across the Mauna Loa summit caldera. The progression and expansion of the lava is followed by a strong intensification of that activity around 11:40 p.m.

This shows the value of using multiple lines of information to evaluate eruptive activity.

In addition to acoustic methods, the Hawaiian Volcano Observatory uses a full range of monitoring methods including seismic, deformation, gas and webcam imagery.

Source : USGS, HVO.

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a perturbé l’ionosphère // The Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption disturbed the ionosphere

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, le volcan sous-marin des Tonga, en janvier 2022, est exceptionnelle et représente un trésor pour les scientifiques qui ne cessent de faire de nouvelles découvertes.Ils ont déjà publié une analyse qui montre que cette éruption a généré le plus haut panache volcanique de tous les temps (57 km), avec pénétration de la stratopause, la limite supérieure de la stratosphère.
Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs a découvert que l’éruption a perturbé les signaux satellites à grande échelle. Les scientifiques ont utilisé des observations ionosphériques satellitaires et terrestres pour montrer qu’une onde de pression atmosphérique déclenchée par une éruption volcanique est capable de produire une bulle de plasma équatoriale (EPB) dans l’ionosphère, avec de fortes perturbations causées aux communications par satellite. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la revue Scientific Reports.
L’ionosphère s’étend d’une altitude d’environ 80 à 1 000 km. C’est la région de la haute atmosphère terrestre où les molécules et les atomes sont ionisés par le rayonnement solaire, ce qui donne naissance à des ions chargés positivement. La zone avec la plus forte concentration de particules ionisées, la région F – 150 à 800 km de la surface de la Terre – joue un rôle crucial dans les communications radio longue distance car elle réfléchit et réfracte les ondes radio utilisées par les systèmes de suivi par satellite et GPS vers la surface de la Terre. Cependant, des trous peuvent se former dans cette région F, créant une structure en forme de bulle appelée EPB (Equatorial Plasma Bubble) qui peut retarder les ondes radio. et dégrader les performances du GPS.
L’équipe de chercheurs, qui comprenait principalement des scientifiques japonais collaborant avec diverses institutions, a utilisé le satellite Arase pour détecter les survenues d’EPB, le satellite Himawari-8 pour vérifier l’arrivée initiale des ondes de pression atmosphérique, et des observations ionosphériques au sol pour suivre les mouvements de l’ionosphère.
Ces scientifiques ont observé une structure irrégulière de la densité électronique au niveau de l’équateur après l’arrivée des ondes de pression générées par l’éruption volcanique. Ils ont également fait une découverte surprenante. Pour la première fois, ils ont montré que les fluctuations ionosphériques commencent quelques minutes à quelques heures plus tôt que les ondes de pression atmosphérique impliquées dans la génération des bulles de plasma. Cela signifie que le modèle du couplage géosphère-atmosphère-cosmosphère qui existait jusqu’à présent et qui stipulait que les perturbations ionosphériques ne se produisent qu’après l’éruption, doit être révisé.
De plus, les chercheurs ont constaté que l’EPB s’étend beaucoup plus loin que prévu par les modèles classiques. Cette découverte montre qu’il y a intérêt à prêter attention au lien entre l’ionosphère et la cosmosphère lorsque des phénomènes naturels extrêmes, tels que l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, se produisent.
Les résultats de ces recherches présentent un intérêt du point de vue scientifique, mais aussi du point de vue de la météo spatiale et de la prévention des catastrophes.
Source : The Watchers, un excellent site qui publie des articles et des informations en relation avec la science et l’environnement.

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The eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, the underwater volcano in Tonga, in January 2022 was exceptional and a treasure for scientsists who keep making new discoveries. For instance, they have already an analysis that showed this eruption created the highest volcanic cloud ever recorded. For the first time, a volcanic plume has been seen to penetrate the stratopause, the upper limit of the stratosphere.

This time, an international team found that the eruption disrupted satellite signals. The researchers used both satellite and ground-based ionospheric observations to show that an air pressure wave triggered by the volcanic eruptions could produce an equatorial plasma bubble (EPB) in the ionosphere, severely disrupting satellite-based communications. The findings were published in the journal Scientific Reports.

The ionosphere is the region of the Earth’s upper atmosphere where molecules and atoms are ionized by solar radiation, creating positively charged ions. The area with the highest concentration of ionized particles, the F-region, plays a crucial role in long-distance radio communication, reflecting and refracting radio waves used by satellite and GPS tracking systems back to the Earth’s surface. However, irregularities in the F-region, such as the movement of plasma, electric fields, and neutral winds, can cause the formation of a localized irregularity of enhanced plasma density, creating a bubble-like structure called an EPB that can delay radio waves and degrade the performance of GPS.

The team, that mainly included Japanese scientists in collaboration with various institutions, used the Arase satellite to detect EPB occurrences, the Himawari-8 satellite to check the initial arrival of air pressure waves, and ground-based ionospheric observations to track the motion of the ionosphere.

They observed an irregular structure of the electron density across the equator that occurred after the arrival of pressure waves generated by the volcanic eruption.

The group also made a surprising discovery. For the first time, they showed that ionospheric fluctuations start a few minutes to a few hours earlier than the atmospheric pressure waves involved in the generation of plasma bubbles. This suggests that the long-held model of geosphere-atmosphere-cosmosphere coupling, which states that ionospheric disturbances only happen after the eruption, needs revision.

Furthermore, the researchers found that the EPB extended much further than predicted by the standard models. This discovery suggests that we should pay attention to the connection between the ionosphere and the cosmosphere when extreme natural phenomena, such as the Tonga event, occur.

The results of this research are significant not only from a scientific point of view but also from the point of view of space weather and disaster prevention.

Source : The Watchers, an excellent website that releases articles and information linked to science and the environment.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, l’éruption de tous les superlatifs (Source: NASA)