L’éruption du Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai (Tonga) a bouleversé le plancher océanique // The eruption of Tonga’s Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai totally changed the seafloor

J’ai écrit plusieurs notes sur les effets de l’éruption cataclysmale du volcan sous-marin Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai (archipel des Tonga) en janvier 2022. L’explosion a envoyé des cendres et de la vapeur d’eau jusque dans la mésosphère à57 km d’altitude; c’est la plus haute colonne éruptive jamais observée. Elle a généré des vagues de tsunami à travers la planète.
Une menée à partir de navires néo-zélandais et britanniques a permis de cartographier dans sa totalité la zone autour du volcan. On se rend compte que le plancher océanique a été chamboulé par de puissantes coulées de matériaux sur une distance de plus de 80 km. La mission de cartographie de l’Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai a été dirigée par l’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère (NIWA) de Nouvelle-Zélande. Les données recueillies indiquent qu’au moins 9,5 kilomètres cubes de matériaux ont été déplacés au cours de l’événement. Le NIWA ajoute qu’il s’agit d’un volume quasi équivalent à celui de 4 000 pyramides égyptiennes. Les deux tiers des matériaux étaient constitués de cendres et de roches éjectées par la caldeira du volcan.
Ce transport de matériaux a pris la forme de coulées pyroclastiques. Dans l’eau, leur température très élevée les a enveloppées d’un coussin de vapeur grâce auquel elles ont pu se déplacer sans frottement à très grande vitesse. C’est ainsi que ces coulées pyroclastiques ont réussi à franchir des obstacles de plusieurs centaines de mètres de hauteur. Cela explique, par exemple, la section du câble sous-marin reliant les Tonga au réseau Internet. Une grande partie du cable a été coupée, bien qu’elle se trouve à 50 km au sud de Hunga-Tonga et au-delà d’une grande colline sur le plancher océanique.
Les coulées pyroclastiques ont également joué un rôle dans le déclanchementdu tsunami lors de l’éruption du Hunga-Tonga. Des vagues ont été enregistrées dans tout le Pacifique mais aussi dans d’autres bassins océaniques comme l’Atlantique et même la Méditerranée.
L’équipe du NIWA explique que l’eau a pu se déplacer de quatre façons pour générer ces tsunamis : 1) déplacement de l’eau sous l’effet des coulées pyroclastiques; 2) puissance explosive de l’éruption qui a fait se déplacer l’eau ; 3) affaissement de 700 mètres du sol de la caldeira; 4) ondes de pression du souffle atmosphérique avec effet sur la surface de la mer. Au cours de certaines phases de l’éruption, ces mécanismes ont probablement agi ensemble. Un bon exemple est la principale vague de tsunami qui a frappé l’île de Tongatapu à 65 km au sud du Hunga-Tonga. L’événement s’est produit un peu plus de 45 minutes après la première explosion majeure du volcan. Un mur d’eau de plusieurs mètres de hauteur s’est abattu sur la péninsule de Kanokupolu, détruisant au passage plusieurs stations balnéaires. Une anomalie de la pression atmosphérique peut avoir contribué à augmenter la hauteur des vagues du tsunami.
La cartographie du plancher océanique autour du volcan par le NIWA a été réalisée en deux parties. La première étape, qui a cartographié et échantillonné le fond marin autour du volcan, a été effectuée à partir du navire de recherche néo-zélandais Tangaroa. La deuxième étage, directement à l’aplomb du volcan sous-marin, a été confiée au robot britannique USV Maxlimer. Télécommandé depuis une salle de contrôle située à à Tollesbury (Royaume-Uni), à 16 000 km de distance, ce robot a détecté une activité volcanique en cours. L’engin s’est déplacé à la surface d’une couche de cendres vitreuses dans la caldeira, jusqu’à sa source, une nouvelle bouche éruptive située à environ 200 mètres sous la surface de l’océan.
Cette cartographie du fond de l’océan autour du volcan sous-marin Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai permettra aux pays du Pacifique proches de la zone volcanique – qui s’étend de l’île du Nord de la Nouvelle-Zélande jusqu’aux Samoa – de mieux savoir où construire des infrastructures et comment les protéger; et, surtout, d’apprécier l’ampleur du risque auquel ils sont confrontés.
Source : La BBC.

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I have written several posts about the powerful eruption of the Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai seamount in January 2022. It sent ash and water vapour at incredible heights into the mesosphere (57km in altitude), the highest recorded eruption column in human history, and generated tsunami waves across the globe.

A survey by New Zealand and UK vessels has now fully mapped the area around the Pacific volcano. It shows the seafloor was scoured and sculpted by violent debris flows out to a distance of over 80km. The mapping exercise at Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai was led by New Zealand’s National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA). The gathered data indicates that at least 9.5 cubic kilometers of material were displaced during the event. NIWA adds that this is a volume equivalent to something approaching 4,000 Egyptian pyramids. Two-thirds of that material was the ash and rock ejected out through the volcano’s caldera.

This transport of material took the form of pyroclastic flows. In water, their searing heat enveloped them in a frictionless steam cushion on which they could simply run at very high speed. The survey work tracked flows that managed to travel up and over elevations of several hundred metres. This explains, for example, the loss of the submarine cable connecting Tonga to the global internet. A large section was cut out of this data link despite lying 50km to the south of Hunga-Tonga and beyond a large hill on the seafloor.

The pyroclastic flows also have a part in the tsunami story of Hunga-Tonga. Waves were recorded across the Pacific but also in other ocean basins, in the Atlantic and even in the Mediterranean Sea.

The NIWA team says there were essentially four ways water was displaced to generate these tsunamis: by the density flows pushing the water out of the way; through the explosive force of the eruption also pushing on the water; as a result of the dramatic 700-meter collapse of the caldera floor; and by pressure waves from the atmospheric blast acting on the sea surface. At certain phases during the eruption, these mechanisms likely worked in tandem. A good example is the biggest wave to hit Tonga’s main island, Tongatapu, 65km to the south of Hunga-Tonga. This occurred just over 45 minutes after the first major eruptive blast. A wall of water several metres high washed over the Kanokupolu peninsula, destroying beach resorts in the process. An atmospheric pressure anomaly may have increased the height of the tsunami waves.

The NIWA mapping of the ocean floor around the volcano was carried out in two parts. The first stage, which mapped and sampled the seafloor around the volcano, was conducted from New Zealand’s Research Vessel (RV) Tangaroa. The second stage, directly above the seamount, was given over to the British robot boat USV Maxlimer. Operated from a control room 16,000 km away in Tollesbury, UK, this uncrewed vehicle was able to identify ongoing, volcanic activity. The boat did this by tracing a persistent layer of glassy ash in the caldera back to a new vent cone some 200 meters under water.

All the results from the mapping of the ocean floor around Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai will help Pacific nations close to the volcanic zone that runs from New Zealand’s North Island all the way to Samoa to know better now where to build infrastructure and how to protect it; and, importantly, to appreciate the scale of the risk they face.

Source: The BBC.

 Source: USGS

 Cartographie du plancher océanique avec le volcan qui se dresse à plus de 1,5 km de hauteur (Source: NIWA)

Exploration des profondeurs océaniques // Ocean depth exploration

Depuis des siècles, l’humanité est fascinée par la mer, avec des explorateurs en quête de nouvelles terres et de nouvelles aventures. L’océan représente environ 71% de la surface de la Terre, et c’est le plus grand écosystème de la planète; il recèle 99% de tout l’espace habitable dans le monde. Cependant, on sait peu de choses sur le fond de nos océans, les abysses et les fosses où se déclenchent la plupart des séismes dévastateurs. En fait, nous avons une meilleure connaissance de la surface de la planète Mars ou de la Lune que des fonds marins.
Les cinq principaux bassins océaniques, Pacifique, Atlantique, Indien, Arctique et Austral, contiennent 94 % de la faune sur Terre et 97 % de toute l’eau de notre planète bleue. Malgré le rôle central joué dans l’équilibre de notre planète, nous avons bien du mal à percer les mystères des profondeurs océaniques. Jusqu’à récemment, seuls 5% des océans avaient été explorés et cartographiés par les humains.
Des progrès ont toutefois été réalisés et un article récent publié par la BBC nous apprend qu’aujourd’hui environ 25 % (23,4 % pour être exact) des fonds marins ont été cartographiés grâce à une initiative internationale, Seabed 2030. S’appuyant en grande partie des données bathymétriques aimablement fournies par les gouvernements, les entreprises et les instituts de recherche, le projet fait partie d’une initiative plus large dirigée par l’ONU et baptisée The Ocean Decade.

Seabed 2030 espère cartographier 100% du fond des océans d’ici 2030, ce qui, selon les chercheurs, reste possible grâce aux progrès de la technologie et à la collecte des données déjà disponibles. Au cours de la seule année écoulée, Seabed 2030 a ajouté des données océaniques correspondant à environ la taille de l’Europe. Il faut toutefois noter que ces progrès ont été largement réalisés grâce à des archives récemment ouvertes, plutôt que par des missions de cartographie sur le terrain.
Les scientifiques pensent que la collecte de nouvelles données bathymétriques permettra d’approfondir notre compréhension du changement climatique et de mieux préserver les océans. La cartographie des fonds marins permettra aussi de détecter les tsunamis et autres catastrophes naturelles.
Une grande partie des données utilisées par Seabed 2030 existaient déjà. Comme indiqué plus haut, le groupe s’appuie en grande partie sur les contributions des gouvernements et des entreprises, bien que certaines de ces entités hésitent encore à ouvrir complètement leurs archives de peur de divulguer des secrets nationaux ou commerciaux.
Toutes les données collectées par Seabed 2030 seront mises à la disposition du public en ligne sur le site GEBCO (General Bathymetric Chart of the Oceans). Avant Seabed 2030, très peu de données concernant les fonds marins étaient disponibles pour un usage public. La plupart des mesures bathymétriques sont effectuées à l’aide de relevés d’altimètres satellitaires qui donnent une idée très approximative de la topographie des fonds marins. Certains scientifiques pensent que les efforts pour localiser l’épave du vol MH370 de Malaysia Airlines aurait été couronnés de succès si l’on avait utilisé des méthodes plus récentes et plus précises pour cartographier le fond de l’océan.
Jusqu’à ces dernières années, il était difficile de cartographier le fond des océans en raison d’un manque de technologie. Les techniques d’exploration océanique sont relativement nouvelles. Bien sûr, grâce aux satellites, nous pouvons cartographier les températures, les eaux et la couleur de la surface de l’océan (qui est un indicateur de la vie végétale), mais nous avons besoin d’une technologie beaucoup plus avancée pour cartographier les parties les plus profondes de nos océans où les conditions d’exploration deviennent extrêmes. La soi-disant «zone de lumière solaire» se termine à environ 200 mètres sous la surface, ce qui rend l’imagerie beaucoup plus délicate. De plus, la pression est extrêmement élevée. Autrement dit, il est plus facile d’envoyer une personne dans l’espace que d’aller au fond de l’océan !
Source : BBC.

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For centuries, humankind has been fascinated by the sea, exploring it and venturing towards the blue horizon in search of new land and adventures. Today, we know that the ocean makes up about 71% of the Earth’s surface, and it is the biggest ecosystem of the planet, holding 99% of all habitable space in the world. However, little is known about the bottom of our oceans, the abysses and the trenches where most of the devastating earthquakes are triggered. Actually, we have a better knowledge of the surface of Mars or the Moon than of the seafloor.

The five main ocean basins, the Pacific, Atlantic, Indian, Arctic and Southern Oceans contain 94% of the world’s wildlife and 97% of all the water on our blue planet. Despite the central role it obviously plays in our planet’s balance, we do not know much about its mysteries.

It might be shocking to find out, but until recently only 5% of the ocean had been explored and charted by humans.

Some progress has been made today and a recent article released by the BBC informs us that roughly 25 percent (23.4 percent to be exact) of the Earth’s sea floor has now been mapped, thanks to an international initiative known as Seabed 2030. Relying largely on voluntary contributions of bathymetric data by governments, companies and research institutions, the project is part of a larger UN-led initiative called The Ocean Decade. Seabed 2030 hopes to map 100 percent of the ocean floor by 2030, which researchers say will be possible thanks to advances in technology and corralling already available data. Over the past year alone, Seabed 2030 has added measurements of the oceans for roughly the size of Europe, primarily through newly opened archives, rather than active mapping efforts.

Scientists believe collecting more bathymetric data will help further our understanding of climate change and ocean preservation efforts. Ocean floor mapping also helps in the detection of tsunamis and other natural disasters.

As the BBC notes, much of the data used in Seabed 2030 already existed. The group largely relies on contributions from governments and companies, though some of these entities are still reluctant to completely open up their archives for fear of spilling national or trade secrets.

All the data that Seabed 2030 is collecting will be available to the public online on the GEBCO (General Bathymetric Chart of the Oceans) global grid. Prior to Seabed 2030, very little directly measured ocean floor data was available for public use. Most bathymetric measurements are estimated using satellite altimeter readings, which give a very rough idea of the shape of the sea floor surface. Some scientists believe a global effort to locate the crash of Malaysia Airlines flight MH370 would have been better informed by newer, more precise methods to chart the ocean floor.

Up to now, it was difficult to map the ocean seafloor because of a lack of technology. Ocean exploration technology is relatively new. Of course, with satellites we can chart the ocean surface temperatures, waters and colour (which is an indicator of plant life), but we need much more advanced technology to map its deeper parts. Also, it is difficult to see in deep water.

Another reason for the relatively small amount of ocean we have explored is that, at great depths, exploration conditions become extreme. The so-called “sunlight zone” ends at about 200 meters below the surface, making imaging much trickier, and pressure is extremely high.

Basically, it is easier to send a person in space than it is to get the bottom of the ocean! I

Source: The BBC.

Prévision d’exploration océanique par la mission Ocean Exploration de la NOAA pour 2022 (Source: NOAA)