Leçons de l’éruption du Mauna Loa (Hawaii) en 1916 // Lessons from the 1916 Mauna Loa eruption (Hawaii)

C’est en 1916 qu’est né le Parc National des Volcans d’Hawaii. C’est aussi cette même année que le Mauna Loa est entré en éruption avec la coulée de lave d’Honamalino sur la zone de rift sud-ouest (southwest rift zone – SWRZ) du volcan. L’éruption a commencé le 19 mai 1916 et a duré moins de deux semaines. Même si elle a été courte, on peut tirer des leçons pour les futures éruptions du Mauna Loa.
Le Dr Thomas Jaggar, qui avait fondé l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, en 1912, a tenté de prévoir la prochaine éruption du Mauna Loa en se basant sur le schéma éruptif des zones de rift depuis 1868. Les éruptions précédentes avaient eu lieu tantôt sur la zone de rift nord-est (NERZ ), tantôt sur la zone sud-ouest(SWRZ), tout en étant fréquemment séparées par des éruptions dans la caldeira sommitale du Mauna Loa (Moku’āweoweo).

 

Caldeira sommitale du Mauna Loa (Source: USGS)

Le Mauna Loa était entré en éruption en 1907 dans la SWRZ et en 1914-15 au sommet. C’est pourquoi le Dr Jaggar a émis l’hypothèse que la prochaine éruption latérale se produirait sur la NERZ.
Le 19 mai 1916, l’éruption sur la SWRZ n’a pas respecté le schéma éruptif que le Dr Jaggar avait observé sur le Mauna Loa. Comme de nombreuses éruptions sur l’île d’Hawaï, elle a été précédée d’une activité sismique. Les habitants de Ka’u ont ressenti de nombreuses secousses en début de matinée avant qu’apparaisse un impressionnant panache de vapeur au-dessus de la SWRZ du Mauna Loa dans la matinée du 19 mai. L’activité dans cette zone a duré moins de 24 heures.

 

Source: Université d’Hawaii

Plus tard, un autre essaim sismique a secoué la région de Ka’u lorsque la lave a pénétré dans la SWRZ, avec l’ouverture d’une ligne de fractures dans la partie inférieure de cette zone dans la soirée du 21 mai. La lave émise par les différentes bouches s’est répandue sur la crête de la zone de rift, avec des coulées de chaque côté: la coulée d’Honomalino a dévalé le versant sud-ouest, plus escarpé, tandis que la plus grande coulée de Kahuku se répandait plus largement vers le sud-est.
En raison de la nature ramifiée de l’éruption de 1916 et des coulées de part et d’autre de la zone de rift, avec un volume éruptif relativement faible, les coulées de lave ne sont pas allées très loin. Une seule structure a été détruite lors de l’éruption qui s’est terminée le 31 mai.
L’éruption de 1916 a été suivie par les éruptions de 1919 et 1926 sur la SWRZ du Mauna Loa, sans éruptions intermédiaires. Au cours de ces deux éruptions, des coulées de lave ont atteint l’océan et détruit des villages côtiers. Les coulées de lave de 1919 et 1926 auraient coupé l’actuelle Highway 11 et causé de graves problèmes aux personnes qui habitent actuellement dans ce secteur.
Plusieurs autres coulées de lave en provenance de la SWRZ du Mauna Loa, notamment en 1868, 1887 et 1950, ont également affecté cette région. Elles ont traversé des routes et atteint l’océan, parfois quelques heures après l’ouverture des bouches éruptives.

Eruptions sur la SWRZ du Mauna Loa (Source: USGS)

L’éruption de 1950 sur la SWRZ a été la plus grande éruption observée sur le Mauna Loa. Elle a donné naissance à des coulées qui se sont dirigées de part et d’autre de la crête de la zone de rift, comme lors de l’éruption de 1916. Toutefois, contrairement à l’éruption de 1916, trois coulées de lave sont apparues en 1950 et sont entrées dans l’océan moins de 24 heures après le début de l’éruption. Une répétition de l’éruption de 1950 serait aujourd’hui très problématique en raison de l’importante population de la région.
La principale leçon à tirer de l’éruption du Mauna Loa en 1916 est que les éruptions – et les volcans – ne suivent pas toujours les mêmes schémas éruptifs . Alors que la plupart des éruptions observées dans la SWRZ couperaient au minimum la Highway 11, la plus petite éruption de 1916 démontre que ce n’est pas toujours le cas.
Au cours des 200 dernières années, les éruptions sur les zones de rift du Mauna Loa se sont réparties de manière égale entre la SWRZ et la NERZ. Cependant, la remarquable série de quatre éruptions consécutives (1907, 1916, 1919, 1926) sur la SWRZ montre le peu de fiabilité des modèles de probabilité éruptive, aussi bien à long terme qu’à court terme.
Source : USGS, HVO.

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1916 marked the birth of Hawaiʻi Volcanoes National Park, but it was also the year of a Mauna Loa eruption with the Honamalino flow on the volcano’s Southwest Rift Zone (SWRZ).

The eruption began on May 19th, 1916, and lasted less than two weeks. even though it was short, it offers lessons for future Mauna Loa eruptions.

Dr. Thomas Jaggar, who had founded the Hawaiian Volcano Observatory in 1912, attempted to forecast the next Mauna Loa eruption based on the pattern of rift zone eruptions on the volcano since 1868. The previous rift eruptions alternated locations between the Northeast Rift Zone (NERZ) and the SWRZ though these were frequently separated in time by eruptions confined to Mauna Loa’s summit caldera (Moku‘āweoweo).

Mauna Loa had erupted in 1907 from the SWRZ and in 1914-15 from the summit. Therefore, Dr. Jaggar hypothesized that the next Mauna Loa flank eruption would occur from the NERZ.

The May 19th, 1916, SWRZ event deviated from the pattern of eruptions Dr. Jaggar had observed at Mauna Loa. Like many eruptions on the Island of Hawaii, it was preceded by earthquake activity. Residents of Ka‘u felt numerous earthquakes early in the morning before an impressive steam plume rose high up on Mauna Loa’s SWRZin the morning of May 19th, marking the start of the eruption (sse image above). Activity in this area lasted less than 24 hours.

Later, another seismic swarm shook the Ka‘u area as lava intruded the SWRZ resulting in a line of fissures opening on the lower SWRZ on the evening of May 21st. Lava from the vents spread over the crest of the rift zone feeding lava flows on either side : the Honomalino flow moving down the steep southwest side and the larger Kahuku flow spreading more widely to the southeast.

Due to the branched nature of the 1916 eruption and the flows on either side of the rift zone, coupled with the relatively small total erupted volume, lava flows did not travel very far. Only one homestead was destroyed during the eruption, which ended on May 31st.

The 1916 eruption was followed by Mauna Loa’s 1919 and 1926 SWRZ eruptions with no intervening eruptions. During both eruptions, lava flows reached the ocean and destroyed Hawaiian coastal villages. The 1919 and 1926 lava flows would have cut the current Highway 11 and caused severe disruptions for current residents.

Several other lava flows from Mauna Loa’s SWRZ, including in 1868, 1887 and 1950, have also travelled quickly through this region, crossing roads and entering the ocean, sometimes within a matter of hours of the vent opening.

The 1950 eruption on the SWRZ was the largest recorded Mauna Loa eruption and fed flows on either side of the rift zone crest like the 1916 eruption. In a contrast to the 1916 eruption, three lava flows erupted in 1950 entered the ocean within less than 24 hours of that eruption starting.

A repeat of the 1950 eruption would be of great concern today due to the increased population of the area.

The main lesson to be drawn from Mauna Loa’s 1916 eruption is that eruptions and volcanoes do not always follow the same patterns. While repeats of most recorded SWRZ eruptions would at a minimum cut off Highway 11, the smaller 1916 eruption demonstrates this is not always the case.

Over the past 200 years, Mauna Loa rift zone eruptions are evenly divided between the SWRZ and the NERZ. However, the remarkable run of four SWRZ eruptions in a row (1907, 1916, 1919, 1926) shows the weakness of long-term or short-term probability models.

Source: USGS, HVO.

 

Coulée de lave et système d’alerte sur le versant SO du Mauna Loa (Photo: C. Grandpey)

Un instrument pour prévoir les éruptions volcaniques // An instrument to predict volcanic eruptions

La NASA a lancé un nouveau prototype d’instrument qui permettra peut-être – c’est le souhait de l’Administration – de prévoir les éruptions volcaniques. D’un poids de moins de six kilogrammes, ce sera le plus petit appareil spatial, avec la résolution la plus élevée, dédié à la détection de gaz comme le dioxyde de soufre et le dioxyde d’azote qui sont souvent des signes avant-coureurs d’activité volcanique.
Baptisé « Nanosat Atmospheric Chemistry Hyperspectral Observation System », ou NACHOS, l’instrument n’est encore qu’un prototype, mais la NASA prévoit sont développement. Il a été lancé depuis la Virginie le 19 février 2022 à bord d’une mission de réapprovisionnement Northrop Grumman vers la Station Spatiale Internationale (ISS). Le NACHOS sera bientôt fixé sur un minuscule satellite CubeSat positionné à environ 480 km au-dessus de la Terre. Le CubeSat est un satellite miniaturisé et modulaire avec des composants qui ont à peu près la taille d’un Rubik’s cube. Lorsque le CubeSat quittera l’ISS en mai 2022, il placera le NACHOS en orbite terrestre basse avant de rentrer dans l’atmosphère.
Le NACHOS sera capable de détecter des gaz dans des zones d’une superficie de seulement 0,4 kilomètre carré. Un communiqué de presse de la NASA explique qu' »un volcan en sommeil qui vient de se réveiller peut émettre du SO2 avant de montrer une activité sismique détectable. Cela laisse donc une chance d’identifier un volcan sur le point d’entrer en éruption avant que celle-ci se déclenche ». .
Les chercheurs de la NASA espèrent que le NACHOS fera plus que simplement prévoir les éruptions volcaniques. L’Administration prévoit d’utiliser l’instrument pour surveiller la qualité de l’air autour des villes et des quartiers et même autour des centrales électriques. Savoir que des gaz sont présents et localiser leurs sources à une échelle inférieure au kilomètre donne la possibilité de prendre des mesures et de minimiser les effets négatifs sur la santé.
La taille du NACHOS fait qu’il est beaucoup moins cher que les satellites actuellement utilisés pour observer les gaz traces. Il a environ la taille d’un ballon de football. Avec plus de puissance et moins de poids, c’est un excellent candidat pour les futures missions de gaz traces dans l’atmosphère.

Le NACHOS restera à bord du Northrop Grumman jusqu’en mai 2022, date à laquelle le vaisseau spatial reviendra sur Terre depuis l’ISS. Le NACHOS devrait rester en orbite pendant environ un an. Cela donnera suffisamment de temps à la NASA pour vérifier la conception de l’instrument et recueillir suffisamment de données pour s’assurer que le concept technologique est réalisable. Ensuite, il sera remplacé par un autre instrument
Source : NASA, CBS News.

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NASA has launched a new prototype instrument that it hopes will help predict volcanic eruptions. Weighing less than six kilograms, the instrument will be the smallest space-based device, together with the highest resolution, dedicated to observing gases like sulfur dioxide and nitrogen dioxide that can be harbingers of volcanic activity.

Named the « Nanosat Atmospheric Chemistry Hyperspectral Observation System, » or NACHOS, the instrument is still just a prototype, but NASA plans to deploy the device. It was launched from Virginia on February 19th, 2022 aboard a Northrop Grumman resupply mission to the International Space Station. NACHOS will soon be perched aboard a tiny CubeSat satellite positioned about 480 km above Earth. The Cube Sat is a type of miniaturized and modular satellite system with components that are roughly the size of a Rubik’s cube. When the spacecraft departs the International Space Station in May 2022, it will place NACHOS in low-Earth orbit before re-entering the Earth’s atmosphere.

NACHOS will be able to detect gases in areas as small as 0.4 square kilometers. A NASA press release explains that « a dormant volcano just waking up may emit SO2 before there is any detectable seismic activity. That gives a chance to identify a potentially erupting volcano before it actually blows. » .

NASA researchers hope that NACHOS will do more than just predict volcanic eruptions. It plans to use the device to monitor the air quality around cities and neighbourhoods and even individual power plants. Recognizing that these gases are present and localizing their sources on a sub-kilometer scale, gives the opportunity to take action and minimize negative health outcomes.

NACHOS’ size makes it much cheaper and smaller than the satellites currently used to observe trace gases. The device is only about the size of a football. Showing more power and less weight, it is an excellent candidate for future atmospheric trace gas missions.

NACHOS will stay on board Northrop Grumman’s Cygnus spacecraft until May 2022, when the spacecraft will head back to Earth from the ISS. NACHOS will be placed in Earth’s lower orbit. It is expected to remain in orbit for around a year. That will give NASA enough time to verify the instrument design and gather enough test data to ensure the technology concept is feasible. Then, it will be replaced with another instrument

Source: NASA, CBS News.

Vue du NACHOS avec ses panneaux solaires déployés (Source : Los Alamos National Laboratory)

Tsunami de l’éruption aux Tonga: pourquoi les prévisionnistes se sont trompés // Tonga eruption tsunami : why forecasters were mistaken

L’éruption volcanique du 15 janvier aux Tonga a déclenché une onde de choc atmosphérique qui s’est propagée à une vitesse proche de lcelle du son, poussant devant elle de puissantes vagues à travers le Pacifique, jusqu’aux côtes du Japon et du Pérou, à des milliers de kilomètres.
Les modèles de prévision et les systèmes d’alerte, conçus principalement pour évaluer les vagues déclenchées par les séismes conventionnels, ont été déconcertés par l’événement de Tonga et ont donc commis des erreurs. Ils n’ont pas tenu compte de l’effet amplifiant de l’onde de choc. On se rend donc compte du point faible ces systèmes qui ont été incapables de prévoir avec précision à quel moment les vagues toucheraient terre.
L’éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a déclenché un tsunami qui a détruit des villages et coupé les communications dans l’archipel des Tonga et ses 105 000 habitants. Trois personnes ont été tuées. Ce bilan est faible car la population est bien préparée pour faire face à un tsunami. Les habitants sont même probablement parmi les mieux préparés pour affronter les catastrophes naturelles, avec des années d’exercices tsunami: C’est pourquoi de nombreuses personnes ont su se réfugier sur des endroits plus élevés.
S’agissant du Pérou, le manque d’informations précises a peut-être contribué à la mort de deux personnes qui se sont noyées dans des vagues inhabituellement hautes, ainsi qu’à la marée noire majeure qui a souillé le littoral près de la raffinerie de La Pampilla.
Les scientifiques expliquent qu’ils doivent maintenant réévaluer le risque tsunami pour d’autres volcans dans le monde. Par exemple, ils pensaient que le volcan sous-marin Kick’em Jenny ne posait qu’un risque de tsunami pour l’île voisine de la Grenade, dans les Caraïbes. Mais la vague pourrait très bien affecter l’ensemble des Caraïbes et du golfe du Mexique, et peut-être même l’océan Atlantique à grande échelle, si un événement de type Tonga devait se produire.
Les tsunamis déclenchés par des éruptions volcaniques sont rares dans l’histoire moderne. L’onde de choc générée par le volcan des Tonga compte parmi les plus importantes jamais enregistrées; elle est similaire à celle produite par l’éruption du Krakatoa en 1883.
Avant le tsunami de 2018 qui a suivi l’éruption de l’Anak Krakatau, un tsunami déclenché par un volcan ne s’était pas produit dans l’océan depuis plus d’un siècle. A côté de cela, 90 % des tsunamis sont déclenchés par des séismes classiques. En conséquence, les systèmes d’alerte aux tsunamis sont programmés pour donner la priorité aux événements sismiques classiques. Les instruments disposés sur le plancher océanique surveillent les variations anormales de la hauteur des vagues; ils envoient des informations par balises de surface, puis par satellite, à un centre d’alerte pour évaluation.
Le Pacific Tsunami Warning Center à Hawaï a tout d’abord mis en garde contre des vagues dangereuses à moins de 1 000 km de l’éruption des Tonga. Cependant, leur bulletin émis par le Centre expliquait qu' »en raison de la source volcanique, nous ne pouvons pas prévoir l’amplitude des tsunamis ni jusqu’où le risque de tsunami peut s’étendre ». Quelque 10 heures plus tard, l’alerte a été mise à jour et incluait une menace possible pour le Pérou, une évolution surprenante étant donné que le tsunami près des Tonga était relativement faible.
Entraînées par la gravité, les vagues de tsunami se déplacent à environ 200 mètres par seconde. Cependant, l’onde de choc générée par le volcan des Tonga s’est déplacée à plus de 300 mètres par seconde et était si puissante qu’elle a fait résonner l’atmosphère comme le fait une cloche.
Grâce au transfert de cette énergie de l’atmosphère vers l’océan, l’onde de choc a amplifié les vagues océaniques dans le monde entier, les a repoussé plus loin et accéléré leur vitesse de déplacement, un phénomène pour lequel les centres d’alerte aux tsunamis se sont pas équipés.
Source : Reuters, Yahoo Actualités.

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The January 15th volcanic eruption in Tonga unleashed an atmospheric shockwave that radiated out at close to the speed of sound, pushing large waves across the Pacific to the shores of Japan and Peru, thousands of kilometres away.

Forecasting models and warning systems, designed primarily to assess earthquake-triggered waves were disconcerted by the tonga event. They did not account for the boosting effects of the shockwave. It was a critical flaw in these systems, leaving them unable to predict exactly when the waves would hit land.

The Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption triggered a tsunami that destroyed villages and knocked out communications for the South Pacific nation of about 105,000 people. Three people have been reported killed. However Tongans were well equipped to deal with the tsunami. They are also considered among the most prepared for natural disasters, with years of tsunami drills so that many people knew to evacuate to higher ground.

But for faraway Peru, for example, the lack of accurate information may have contributed to the death of two people who drowned in unusually high waves, as well as the major oil spill near La Pampilla refinery.

Experts say they need to re-evaluate tsunami hazards for other volcanoes around the world. For example, the Kick’em Jenny underwater volcano is thought to pose only a regional tsunami risk to the neighboring Caribbean island of Grenada. But it may very well affect the entire Caribbean and Gulf of Mexico, and possibly even the Atlantic and global oceans, if a Tonga-type event were to happen.

Volcano-triggered tsunamis have been rare in modern history, and the shockwave from Tonga’s volcano was among the largest ever recorded, similar to the one produced by the 1883 eruption of Krakatoa.

Prior to the 2018 tsunami that followed the eruption of Anak Krakatau, a tsunami set off by a volcano had not happened in the ocean in more than a century. Rather, 90 percent of tsunamis are triggered by earthquakes. As a consequence, tsunami warning systems are programmed to prioritize seismic events. Seafloor instruments monitor for irregular changes in wave height, sending information by surface buoy and then satellite to a warning centre for assessment.

The Pacific Tsunami Warning Center in Hawaii initially warned of dangerous waves within 1,000 km of the Tonga eruption. However, their bulletin noted that « due to the volcano source we cannot predict tsunami amplitudes nor how far the tsunami hazard may extend. » Roughly 10 hours later, the warning was updated to include a possible threat to Peru, a surprising development given that the tsunami near Tonga was relatively small.

Tsunami waves, driven by gravity, travel at around 200 metres per second. However, the shockwave from Tonga’s volcano moved at more than 300 metres per second and was so powerful that it caused the atmosphere to ring like a bell.

Through the transfer of this energy from the atmosphere to the ocean, the shockwave amplified ocean waves around the world, pushing them farther afield and accelerating their travel time – something tsunami warning centres were not equipped to handle.

Source: Reuters, Yahoo News.

L’éruption du 15 janvier 2022 vue depuis l’espace (Source: Japan Meteorological Agency)

Prévision éruptive à quatre ans? // Four-year eruptive prediction?

Selon un volcanologue du Queens College de New York qui semble avoir des dons de devin, l’éruption du Cumbre Vieja à La Palma était en préparation depuis quatre ans. C’est ce que l’on peut lire dans un article publié dans la revue Science. Le scientifique explique que l’analyse préliminaire des données montre que l’éruption était prévisible, à commencer par un essaim sismique enregistré en octobre 2017. Par la suite, « l’activité s’est accélérée jusqu’au moment où une éruption a semblé probable, huit jours seulement avant que le magma perce la surface ».

Il y aurait beaucoup à dire sur cette pseudo prévision qui n’est, en fait, qu’une simple constatation. Un essaim sismique enregistré quatre ans avant une éruption sur un volcan actif ne permet pas de déterminer le moment où il va entrer en éruption. On sait que le risque existe, mais la prévision s’arrête là. Il faut d’autres paramètres pour affiner la prévision. En plus d’une hausse de la sismicité, c’est parce qu’une inflation a été enregistrée sur le Cumbre Vieja dans les jours qui ont précédé l’éruption que les scientifiques espagnols ont alerté les autorités qui ont procédé à des évacuations.

La prévision d’une éruption à quatre ans fait partie des rêves et des objectifs des volcanologues, mais nous n’en sommes pas encore là. Les nouvelles technologies ont permis et permettent encore de progresser. De plus en plus d’instruments sont installés sur les volcans actifs. Les drones aident à mieux voir ce qui se passe à l’intérieur d’un cratère en ébullition. La muographie permet de mieux connaître les entrailles d’un volcan, mais son utilité en matière de prévision, et donc de prévention, volcanique reste faible.

La volcanologie progresse, mais il reste un long chemin à parcourir pour aboutir à une prévision éruptive digne de ce nom. L’éruption catastrophique du Semeru vient nous les confirmer.

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According to a volcanologist from Queens College in New York who appears to have diviner gifts, the eruption of Cumbre Vieja in La Palma had been in preparation for four years. This prediction can be read in an article published in the journal Science. The scientist explains that the preliminary analysis of the data shows that the eruption was predictable, starting with a seismic swarm recorded in October 2017. Thereafter, « activity accelerated until the moment when an eruption appeared likely, just eight days before magma pierced the surface.  »
There is a lot to say about this pseudo prediction which is, in fact, only a simple observation. A seismic swarm recorded four years before an eruption on an active volcano cannot determine when it will erupt. We know that the risk exists, but prediction cannot go any further. Other parameters are needed to refine the prediction. In addition to an increase in seismicity, it was because inflation was recorded on Cumbre Vieja in the days leading up to the eruption that Spanish scientists alerted the authorities who carried out evacuations.
Predicting a four-year eruption is one of the dreams and goals of volcanologists, but we’re not there yet. New technologies have made it possible and still allow to make progress. More and more instruments are installed on active volcanoes. Drones help to better see what’s going on inside a boiling crater. Muography makes it possible to better understand the inside of a volcano, but it is useless in terms of prediction, and therefore prevention.
Volcanology is progressing, but there is still a long way to go to get to a reliable eruptive prediction. Mt Semeru’s deadly eruption has just confirmed this.

Capture d’écran webcam de l’éruption du Cumbre Vieja