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Champs Phlégréens : approche scientifique // Phlegrean Fields : scientific approach

Suite aux derniers événements observés dans les Champs Phlégréens, il m’a semblé intéressant de consulter les données scientifiques diffusées par l’INGV pour faire le bilan de la situation et voir si son évolution présente un sujet d’inquiétude.
A la lumière des données de suivi, il ressort :

SISMICITE : Au cours de la semaine du 2 au 8 octobre 2023, 104 séismes ont été détectés, avec une magnitude maximale de M 4,0±0,3. 44 événements ont été détectés au cours de deux essaims sismiques, le premier dans la zone Solfatara, Pisciarelli, Accademia ; l’autre dans le secteur Solfatara, Accademia. Les hypocentres se situent entre 0,44 et 2,99 km de profondeur.

S’agissant de la DEFORMATION DU SOL, phénomène bradysismique bien connu dans la région, depuis le mois de janvier 2023, le soulèvement maximal du sol est d’environ 15 ± 3 mm/mois. Au cours des deux dernières semaines, parallèlement à la hausse de l’activité sismique, il y a eu une accélération du soulèvement qui a aujourd’hui retrouvé les valeurs enregistrées précédemment en 2023. Le soulèvement enregistré à la station RITE GNSS est d’environ 109,5 cm depuis janvier 2011, dont 25,5 cm depuis janvier 2022.

On n’observe pas de variations significatives dans les PARAMETRES GEOCHIMIQUES par rapport aux données précédentes, tout en confirmant les tendances de hausse de la température et de la pressurisation du système hydrothermal, ainsi qu’une augmentation du débit des fluides émis.

Dans la zone de Pisciarelli (côté nord-est extérieur de la Solfatare), qui a connu ces dernières années les plus grandes variations dans le processus de dégazage, les émissions de CO2 du sol enregistrées en continu par la station FLXOV8 confirment les tendances enregistrées ces dernières années. En particulier, les émissions de CO2 n’ont pas varié ces derniers jours. Le capteur de température installé à proximité de la fumerolle principale de Pisciarelli a montré une valeur moyenne d’environ 95°C.

Dans la CONCLUSION de son rapport sur les Champs Phlégréens, l’INGV indique que « sur la base de l’image actuelle de l’activité volcanique décrite ci-dessus, aucun élément ne laisse entrevoir une évolution significative à court terme. » Toute modification des paramètres ci-dessus pourrait entraîner une évolution des scénarios de risques. .

Source : INGV.

Comme je l’écrivais précédemment, les variations observées dans la sismicité et la déformation du sol sont des phénomènes habituels dans les Champs Phlégréens. Les paramètres scientifiques doivent toutefois être étroitement contrôlés. La région, densément peuplée, repose à la surface d’un volcan actif dont les humeurs sont imprévisibles. S’il devait se réveiller pour de bon, il faudrait faire vite, très vite, pour mettre la population en sécurité.

Fumerolle de Pisciarelli (Source : INGV)

Vue d’ensemble de la Solfatara (Photo: C. Grandpey)

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Following the latest events observed in the Phlegrean Fields, it seemed interesting to me to consult the scientific data released by the INGV to assess the situation and see if its evolution presents a cause for concern.
In light of the monitoring data, it appears that :

SEISMICITY: During the week of October 2nd to 8th, 2023, 104 earthquakes were detected, with a maximum magnitude of M 4.0±0.3. 44 events were detected during two seismic swarms, the first in the Solfatara, Pisciarelli, Accademia area; the other in the Solfatara, Accademia sector. The hypocenters were between 0.44 and 2.99 km deep.

Regarding GROUND DEFORMATION, because of a well-known bradyseismic phenomenon in the region since January 2023, the maximum ground uplift is approximately 15 ± 3 mm/month. Over the last two weeks, alongside the increase in seismic activity, there has been an acceleration of the uplift which has today returned to the values previously recorded in 2023. The uplift recorded at the RITE GNSS station has been approximately 109.5 cm since January 2011, including 25.5 cm since January 2022.

No significant variations are observed in the GEOCHEMICAL PARAMETERS compared to previous data, while confirming the trends of increasing temperature and pressurization of the hydrothermal system, as well as an increase in the flow rate of emitted fluids.
In the Pisciarelli area (outer northeast side of Solfatare), which in recent years has experienced the greatest variations in the degassing process, CO2 emissions from the soil recorded continuously by the FLXOV8 station confirm the trends recorded in recent years. In particular, CO2 emissions have not changed in recent days. The temperature sensor installed near the main fumarole of Pisciarelli showed an average value of around 95°C.

In the CONCLUSION of its report on the Phlegraean Fields, the INGV indicates that “based on the current picture of volcanic activity described above, there is no evidence to suggest a significant evolution in the short term. » Any modification of the above parameters could lead to an evolution of the risk scenarios. .
Source: INGV.

As I put it previously, the variations observed in seismicity and ground deformation are usual phenomena in the Phlegrean Fields. However, scientific parameters must be closely controlled. The densely populated region sits on the surface of an active volcano whose moods are unpredictable. If it were to wake up for good, authorities would have to act quickly, very quickly, to bring the population to safety.

L’aide des satellites dans la prévision éruptive // The help of satellites in eruptive prediction

Lorsque le Mont Ontake au Japon est entré en éruption sans prévenir en 2014 et a tué plus de 60 personnes, les volcanologues japonais ont réalisé que la surveillance du volcan était loin d’être parfaite.

Un article publié sur le site Internet «Wired» explique que des techniques modernes de surveillance volcanique sont apparues ces dernières années. Par exemple, les satellites sont susceptibles de participer à la prévision éruptive. La chaleur est un important paramètre à prendre en compte. Au lieu de mesurer la température en des endroits précis avec des thermomètres, les satellites permettent une approche thermique plus globale. C’est la raison pour laquelle une équipe scientifique du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de Pasadena (Californie) s’est tournée vers les données de rayonnement thermique fournies par les satellites Terra et Aqua de la NASA. En survolant les zones potentiellement actives deux fois par jour, ces deux satellites fournissent des mesures précises intégrées sur des pixels de 1 kilomètre au carré.

Cinq volcans ont connu des éruptions importantes depuis 2002: Ontake au Japon, Ruapehu en Nouvelle-Zélande, Calbuco au Chili, Redoubt en Alaska et Fogo au Cap-Vert. Des hausses de température avaient été observées au cours des deux à quatre ans précédant chaque éruption, y compris l’éruption surprise de l’Ontake en 2014. La température n’avait augmenté que de 1 degré Celsius ou moins avant chaque événement, mais il s’agissait de tendances statistiquement significatives et pas seulement de bruit de fond.

Selon les chercheurs, la hausse de température observée par les satellites peut s’expliquer par la combinaison de deux processus. D’une part, le magma pendant son ascension vers la surface peut stimuler la circulation hydrothermale, ce qui génère une migration de la chaleur vers la surface. D’autre part, cet apport d’humidité peut émettre un rayonnement thermique facilement capté par les satellites. Ces variations subtiles sont facilement détectables dans les données satellitaires.

Source: Wired.

S’agissant des satellites, il faut ajouter que les paramètres InSAR sont d’une grande aide pour mesurer la déformation de surface, comme on l’a vu récemment sur la Péninsule de Reykjanes en Islande.

Cependant, ne considérer que la chaleur de surface d’un volcan comme le fait l’article ci-dessus n’est pas suffisant pour tenter de prévoir une éruption. Le regretté Maurice Krafft comparait un volcan sur le point d’entrer en éruption avec une personne malade ou blessée: la fièvre monte; la personne a des frissons, une mauvaise haleine et la zone autour de la blessure enfle. C’est la même chose pour un volcan. Il est très utile de mesurer la température, mais la sismicité, les émissions de gaz et l’inflation doivent également être prises en compte. Le seul paramètre thermique n’est pas suffisant.

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When Japan’s Mount Ontake erupted in 2014 without warning, killing more than 60 people, Japanese volcanologists realised that the monitoring of the volcano was far from perfect.

An article published on the website “Wired” explains that modern techniques for volcano surveillance have appared these last years. For instance, satellites could provide an entirely new way to warn of eruptions.

Heat is a relevant parameter for volcanic activity. Instead of measuring it at individual spots with thermometers, satellites allow to get a more global thermal view. This is the reason why a scientificteam at the Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena (California) turned to thermal radiation data from NASA’s Terra and Aqua satellites. Combined, these two provide twice-daily passes with global coverage, and each measurement is integrated over a 1 kilometre by 1 kilometre pixel.

Five volcanoes have had significant eruptions since 2002 : Ontake in Japan, Ruapehu in New Zealand, Calbuco in Chile, Redoubt in Alaska, and Fogo in Cape Verde.

Increasing temperature trends were observed over the two- to four-year periods preceding each eruption—including Ontake’s surprise 2014 eruption. Temperatures only increased by 1 degree Celsius or less in the lead-up to each event, but these were statistically significant trends and not just noise. The peak temperatures in each record were associated with an eruption.

The researchers say this might represent a combination of two processes. First, magma progressing closer to the surface could stimulate hydrothermal circulation, carrying heat to warm the surface from below. Second, if this pushes more moisture into the soil layer, the ground could emit thermal radiation more efficiently and so appear “brighter” to the satellites. Either way, these subtle changes seem easily detectable in the satellite data.

Source : Wired.

As far as satellites are concerned, id should be addes that InSAR parameters are of a great help to measure surface deformation, as could recently be seen on the Reykjanes Peninsula in Iceland.

However, considering only the surface heat of a volcano is not a sufficient parameter to try and predict an eruption. The late Maurice Krafft compared a volcano about to erupt with an ill or injured person: the fever goes up; the person has shivers, bad breath and the area around the injury inflates. It is the same with a volcano. It is very useful to measure the temperature, but seismicity, gas emissions and inflation should also be taken into account. The sole heat parameter is far from sufficient.

Image InSaR fournie le 1er mars 2021 par le satellite Sentinel-1. L’image montrait alors une intensification des déformations dans la zone la plus active d’un point de vue sismique.