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Quelques réflexions sur l’éruption du Hunga Tonga Hunga Ha’apai (archipel des Tonga) // A few thoughts about the eruption of Hunga Tonga Hunga Ha’apai volcano

Dans mon Limousin natal, berceau de la superbe race bovine, il se dit que « c’est à la fin de la foire qu’on compte les bouses. ». C’est un peu la même chose en volcanologie. Faute de pouvoir prévoir les éruptions, on s’attarde sur leur bilan une fois que les événements sont terminés.

C’est exactement ce qui vient de se produire à l’occasion de l’éruption du volcan sous-marin Hunga Tonga Hunga Ha’apai dans l’archipel des Tonga.

Certes, on connaissait l’existence de ce volcan qui s’était déjà manifesté de manière spectaculaire en 2014 avec des gerbes cypressoïdes typiques des éruptions phréato-magmatiques. L’événement avait donné naissance à une île double qui émergeait à la surface de l’océan.

Le 19 décembre 2021, et le 13 janvier 2022, des séquences explosives avaient annoncé un réveil du volcan sous-marin. Et puis, le 15 janvier 2022, Badaboum! Sans que personne ne l’ai annoncée, une puissante explosion a secoué le Hunga Tonga Hunga Ha’apai, avec un très volumineux panache de vapeur et de cendre qui a grimpé jusqu’à une vingtaine de kilomètres de hauteur et s’est étalé sur quelque 260 km de diamètre.

Une onde de choc s’est propagée sur quasiment la moitié du globe terrestre. Elle a été ressentie en Alaska et même en France. On a, bien sûr, évoqué l’onde de choc provoquée en 1883 par l’éruption du Krakatau (Indonésie) qui avait fait 7 fois le tour de la planète. Un scientifique a précisé qu’ « on a l’habitude de dire que c’est l’équivalent de 10 000 bombes atomiques. »

Un tsunami a frappé tous les rivages du Pacifique, comme en Nouvelle Zélande, au Chili ou à Hawaii où des embarcations ont rompu leurs amarres. L’hypothèse la plus répandue est que le tsunami du 15 janvier a été déclenché par des effondrements dans la caldeira qui a provoqué l’éruption. De leur côté, les scientifiques japonais pensent qu’il a pu être causé par un changement soudain de pression atmosphérique dû à l’éruption.

Alors que personne n’a su prévoir l’éruption, on nous explique maintenant pourquoi elle a été si violente. Un scientifique de l’IRD a déclaré sur France Info: « Ce volcan est de type andésitique. Il est riche en silice et il a tendance à produire beaucoup d’explosions. L’eau se mélange au magma, c’est ce que l’on appelle une éruption phréato-magmatique. L’eau qui interagit avec le magma crée encore plus de gaz. » En somme, rien de plus que ce que l’on savait déjà.

Comme je l’ai indiqué précédemment, l’île double apparue en 2014 n’est que la partie émergée du volcan qui cache sous la surface de l’océan une grande caldeira de 4 à 6 kilomètres de diamètre. Cette caldeira montre que ce volcan a déjà connu des éruptions gigantesques par le passé. L’une d’elles aurait eu lieu il y a 1000 ans. Cela conduit déjà certains scientifiques audacieux à parler d’un cycle volcanique millénaire et la dernière éruption ferait donc partie de ce cycle. Facile à dire quand on est un être humain dont l’espérance de vie ne dépasse que rarement les 100 ans! Il n’y aura personne pour contredire aujourd’hui une telle affirmation.

L’éruption et le tsunami ont certes provoqué de gros dégâts dans les Tonga, mais ils n’ont heureusement tué personne, malgré la proximité de l’événement (65 km de la capitale, Nuku’alofa). Il semblerait que les deux seules victimes se trouvent au Pérou où des nageurs se sont noyés, surpris par des vagues anormalement hautes. Des vagues de 1,20 mètre ont déferlé sur la capitale des Tonga où les habitants ont déclaré avoir fui vers les hauteurs, laissant derrière eux des maisons inondées. Des bateaux et de gros rochers ont été rejetés sur le rivage; l’électricité et les communications ont été coupées. L’épais nuage éruptif a provoqué des retombées de cendres sur la capitale, avec une contamination de l’eau.

Aujourd’hui, le centre d’alerte aux tsunamis (Tsunami Warning Center) à Hawaii est en mesure d’alerter sur la progression des vagues mais, comme l’a fait remarquer un sismologue français, le tsunami provoqué par l’éruption du volcan tongien « a pris tout le monde de court. En effet, les systèmes d’alerte sont faits pour détecter les tsunamis provoqués par les séismes, les plus fréquents, et pas ceux dus à l’activité volcanique, beaucoup plus rares. » Là encore, il reste à faire de gros progrès.

On le sait depuis longtemps, la prévision volcanique n’est pas très élevée sur les volcans de type strombolien ou hawaiien, mais elle est quasiment nulle sur les volcans explosifs comme ceux de la Ceinture de Feu du Pacifique. Les trop nombreuses victimes du Krakatau, du Merapi, du Semeru (Indonésie) ou encore du Fuego (Guatemala) et du Mt Ontake (Japon) sont là pour nous inviter, nous autres pauvres humains, à la modestie et à l’humilité.

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The submarine volcano Hunga Tonga Hunga Ha’apai which has just erupted in the Tonga archipelago was not unknown. It had already erupted in a dramatic way in 2014 with the typical cypressoidal sheaves of phreato-magmatic eruptions. The event gave birth to a dual island which emerged on the surface of the ocean.
On December 19th, 2021, and January 13th, 2022, explosive sequences announced an awakening of the submarine volcano. And then, on January 15th, 2022, without anyone having announced it, a powerful explosion shook Hunga Tonga Hunga Ha’apai, with a very voluminous steam and ash plume which rose up to twenty kilometers in height and spread over some 260 km in diameter.
A shock wave spread over almost half of the globe. It was felt in Alaska and even in France. Many people reminded us of the shock wave caused in 1883 by the eruption of Krakatau (Indonesia) which circled the planet 7 times. A scientist added that « it was the equivalent of 10,000 atomic bombs. »
A tsunami hit all the shores of the Pacific Ocean, such as in New Zealand, Chile or Hawaii where boats broke their moorings. The mostaccepted hypothesis is that the January 15th tsunami was triggered by collpapses in the caldera that caused the eruption. For their part, Japanese scientists believe that it may have been caused by a sudden change in atmospheric pressure due to the eruption.
While no one knew how to predict the eruption, we are now being told why it was so violent. An IRD scientist told France Info: « This volcano is of the andesitic type. It is rich in silica and it tends to produce a lot of explosions. The water mixes with the magma. « It’s called a phreato-magmatic eruption. The water that interacts with the magma creates even more gas. » In short, this scientist did not say anything more than what we already knew.
As I put it before, the dual island that appeared in 2014 is only the emerged part of the volcano which conceals under the surface of the ocean a large caldera 4 to 6 kilometers in diameter. This caldera has revealed that this volcano already experienced gigantic eruptions in the past. One of them probably took place 1000 years ago. This is already leading some audacious scientists to speak of a millennial volcanic cycle and the latest eruption would therefore be part of this cycle. This is easy to say for a human being whose life expectancy rarely exceeds 100 years! There will be no one today to contradict such a statement.
The eruption and the tsunami certainly caused great damage in Tonga, but fortunately they did not kill anyone, despite the proximity of the event (65 km from the capital, Nuku’alofa). It seems that the only two victims were in Peru where swimmers drowned, surprised by abnormally high waves. Four-foot waves swept through Tonga’s capital where residents said they fled to higher ground, leaving flooded homes behind. Boats and large rocks washed ashore; electricity and communications were cut off. The thick eruptive cloud caused ash to fall on the capital, with water contamination.
Today, the Tsunami Warning Center in Hawaii is able to warn about the progress of the waves but, as a French seismologist pointed out, the tsunami caused by the eruption of the Tongan volcano « took everyone by surprise. Indeed, the warning systems are made to detect tsunamis caused by tectonic earthquakes, which are the most frequent, and not those due to volcanic activity, which are much rarer. » Here again, much progress remains to be made.
We have known for a long time that volcanic prediction is not very high on Strombolian and Hawaiian volcanoes, but it is almost nil on explosive volcanoes such as those along the Pacific Ring of Fire. The too many victims of Krakatau, Merapi, Semeru (Indonesia) or even Fuego (Guatemala) and Mt Ontake (Japan) are there to invite us, us poor humans, to modesty and humility.

Gerbe provoquées par l’éruption de 2014 (Source NASA)

Eruption du Cumbre Vieja et prévision volcanique // Cumbre Vieja eruption and volcanic prediction

Un article de l’agence Associated Press explique qu’avec l’éruption du Cumbre Vieja, La Palma « se transforme en laboratoire à ciel ouvert pour les volcanologues ». A l’aide de satellites, les scientifiques analysent les émissions de gaz et les coulées de roche en fusion. Au sol, ils collectent les plus petites particules ou les bombes volcaniques. Ils appliquent les dernières technologies pour observer l’éruption sur terre, en mer, depuis le ciel et même depuis l’espace. L’objectif ultime à La Palma est de profiter d’une fenêtre unique pour mieux comprendre les éruptions volcaniques : comment elles naissent, se déroulent et, plus important encore pour les habitants de La Palma, comment et quand elles se terminent.
Cependant, malgré les récentes avancées technologiques, les chercheurs ne peuvent que faire des suppositions sur ce qui se passe sous terre, là où le magma se forme. Comme l’a dit un volcanologue : « On a fait beaucoup de progrès au cours des 30 ou 40 dernières années dans la compréhension des processus géologiques et évolutifs, mais il est encore difficile de savoir avec certitude ce qui se passe à 40 à 80 kilomètres de profondeur. »
Lorsque le magma a commencé à s’accumuler sous la chaîne volcanique du Cumbre Vieja à La Palma, les scientifiques ont pu mesurer l’inflation de la surface du sol, analyser les essaims sismiques et d’autres signes indiquant qu’une éruption était imminente. Ils ne pouvaient pas prévoir l’heure exacte de l’éruption, mais leurs évaluations ont permis aux autorités de commencer les premières évacuations quelques heures seulement avant son début le 19 septembre. On pourrait ajouter que ce type de prévision et de prévention est assez facile sur un volcan strombolien comme le Cumbre Vieja à La Palma ou l’Etna en Sicile, mais c’est beaucoup plus difficile sur les volcans explosifs de la Ceinture de Feu du Pacifique, comme on vient de le voir avec la crise éruptive sur le Semeru (Indonésie). Bien qu’un homme soit décédé en novembre en tombant d’un toit alors qu’il déblayait la cendre, il n’y a eu aucun décès directement lié à l’éruption à La Palma. Le nombre de morts est beaucoup plus grand sur des volcans explosifs comme le Fuego au Guatemala ou le Merapi en Indonésie.
Je ne suis pas tout à fait d’accord lorsque l’auteur de l’article dit que l’absence de victimes est due aux nouvelles technologies en volcanologie, comme « les drones qui permettent aux scientifiques d’aller jeter un coup d’œil à l’intérieur d’un cratère actif, ou les superordinateurs qui exécutent des algorithmes de prévision ». L’informatique est une science exacte alors que les volcans sont imprévisibles, ils ne fonctionnent pas selon des processus scientifiques bien établis. Il n’y a eu aucune victime à La Plama parce qu’il s’agissait d’une éruption strombolienne classique, donc lente dans son évolution, et les mesures d’évacuation ont pu être effectuées de manière organisée. Il y avait des coulées de lave classiques de type aa et aucune coulée pyroclastique mortelle.
Il est indéniable que les nouvelles technologies peuvent aider les volcanologues. Le programme satellitaire Copernicus de l’Union européenne fournit des images et une cartographie haute résolution de l’île qui permettent de suivre les déformations induites par les séismes, le trajet emprunté par les coulées de lave et l’accumulation de cendres. En mer, les navires de recherche espagnols peuvent étudier l’impact de l’éruption sur l’écosystème marin. Le rêve des volcanologues serait, bien sûr, d’avoir des engins robotisés comme ceux envoyés sur la Lune ou sur Mars
La plupart des travaux des scientifiques à La Palma se sont concentrés sur la prévision des dégâts que le volcan pourrait causer à une population qui a déjà perdu des milliers de maisons, de fermes, de routes, de canaux d’irrigation et de bananeraies. Mais les volcanologues ne sont pas en mesure de dire quand l’éruption se terminera. Ils expliquent qu’il faudrait au moins deux semaines de diminution constante de la déformation du sol, des émissions de SO2 et de l’activité sismique pour affirmer que l’activité volcanique est en perte de vitesse.
L’éruption du Cumbre Vieja montre les limites actuelles de la prévision volcanique.
Source : Yahoo News.

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An article by the Associated Press agency tells its readers that La Palma « turns into open-air lab for volcanologists. » We are told that helped by satellites, volcanologists analyze gas emissions and the flows of molten rock. On the ground, they collect everything from the tiniest particles to lava bombs. They are applying the latest technologies to scrutinize the eruption from the land, the sea, the air, and even from space. The ultimate goal at La Palma is to use a unique window of opportunity to better understand volcanic eruptions: how they form, develop and, even more crucially for the islanders, how and when they end.

However, despite recent technological advances, the researchers can only do a lot of estimating of what happens in the underworld where magma is formed. Said one volcanologist: « There has been a lot of progress in the last 30 or 40 years in the understanding of geological and evolutionary processes, but it’s still difficult to know for sure what happens at 40 to 80 kilometers of depth. »

When magma started accumulating deep under La Palma’s Cumbre Vieja range, scientists could measure the inflation the land’s surface, analyse seismic swarms and other signs of an impending eruption. They were not able to predict the exact time of the eruption, but their assessments prompted authorities to begin the first evacuations just hours before it took place on September 19th. One could add that this type of prediction and prevention is quite easy on a Strombolian volcano like Cumbre Vieja in La Palma or Mt Etna in Sicily, but it is far more difficult on the explosive volcanoes of the Pacific Ring of Fire, as could be seen recently with Mt Semeru’s eruptive crisis in Indonesia. Although one man died in November when he fell from a roof while cleaning off volcanic ash, there have been no deaths directly linked to the eruption. Death tolls are much heavier on explosive volcanoes like Guatemala’s Fuego or Indonesia’s Merapi.

I do not fully agree when the author of the article says that the absence of deaths is due to new technologies in volcanology, like « drones that allow scientists to peek into a volcanic cauldron or supercomputers that run prediction algorithms. » Computer science is an exact science while volcanoes are unpredictable they do not work according to well-established scientific processes. There were no casulaties in La Plama because it was a cpnventional, slow Strombolian eruption and the evacuation measures could be performed in an organised way. There were conventional aa lava flows and no deadly pyroclastic flows.

Sure, new technologies can help. The European Union’s Copernicus satellite program produces high-resolution imagery and mapping of the island that allow to track quake-induced deformations, lava flows and ash accumulation. At sea, Spanish research vessels can study the impact the eruption is having on the marine ecosystem. The volcanologists’ dream would be to have robotically operated rovers like the ones sent to the moon or Mars

Most of the scientists’ work in La Palma has been focused on predicting how far the volcano’s damage will impact a community that has already lost thousands of houses, farms, roads, irrigation canals and banana crops. But they are not able yet to say when the eruption will end..Volcanologists explain that it would take at least two weeks of consistent lessening in soil deformation, SO2 emissions and seismic activity to establish whether the volcano’s activity is waning.

the current eruption of Cumbre Vieja does show the limits of volcanic prediction.

Source: Yahoo News.

Les données Copernicus sont d’une grande utilité pour évaluer la superficie des coulées de lave et estimer les dégâts causés par l’éruption

La muographie permettra-t-elle un jour de prévoir les éruptions ? // Will muography some day help predict eruptions ?

J’ai expliqué dans des notes précédentes (21 novembre 2015, 11 juillet 2016) que les muons pourraient nous aider à comprendre la structure interne de certains volcans. Un nouvel article publié dans la presse américaine va plus loin et affirme que ces particules cosmiques pourraient être utilisés pour prévoir les éruptions.
Les muons sont partout et nous frappent à chaque seconde. Ces particules, qui se forment lorsque les rayons cosmiques pénètrent dans l’atmosphère terrestre, sont inoffensives et se désintègrent rapidement en formant des amas de particules encore plus fines.
Les muons pénètrent dans les objets comme le font les rayons X,. C’est ainsi qu’ils ont permis aux scientifiques de découvrir une chambre funéraire à l’intérieur de la Grande Pyramide d’Égypte il y a plusieurs années.
Les scientifiques utilisent également des muons pour cartographier la structure interne des volcans, ce qui pourrait un jour aider à prévoir des éruptions. C’est ce que l’on peut lire dans un article publié la semaine dernière dans les Proceedings of the Royal Society.
Pour créer ces cartes, les scientifiques mesurent la faculté des muons à traverser le magma qui circule dans les cavités, les chambres et entre les passages rocheux à l’intérieur des volcans. Ils utilisent ensuite ces informations pour créer des aperçus géologiques. Selon l’un des auteurs de l’article, la muographie, pourrait un jour permettre de suivre les mouvements du magma qui précèdent une éruption
Les muons ont une charge négative, mais sont 207 fois plus lourds que les électrons. Ils se déplacent presque à la vitesse de la lumière. Cette lourdeur et cette vitesse permettent aux particules de pénétrer dans des matériaux denses comme la roche volcanique. Plus l’objet est dense, plus les muons perdent de la vitesse et se désintègrent. De nombreux muons peuvent heurter le flanc d’un volcan et le traverser. Toutefois, si la structure de la montagne est suffisamment dense, par exemple parce qu’un passage est rempli de magma, un muon ne pourra pas sortir de l’autre côté du volcan.
Pour repérer quels muons ont réussi à traverser l’édifice volcanique, les scientifiques installent des détecteurs sur les flancs d’un volcan. Ces détecteurs créent une image de l’intérieur du volcan en capturant les muons qui ne se sont pas désintégrés lors de leur passage à travers l’édifice, et en notant les zones où les muons ne sont pas ressortis. Certains chercheurs réalisent cette cartographie depuis les airs en positionnant les détecteurs de muons à l’intérieur d’hélicoptères et en volant à proximité des flancs du volcan.
Les muons qui traversent complètement l’édifice volcanique projettent des zones sombres sur le détecteur de muons. Mais lorsque les muons frappent des parties denses et se désintègrent, ils laissent des zones plus claires. Autrement dit, plus l’objet est dense, plus zone imprimée est claire. Plus on dispose de détecteurs de muons autour d’un volcan, meilleure est l’image. En utilisant plusieurs détecteurs positionnés autour d’un objet, il est possible de créer une image 3D.
Les chercheurs ont utilisé la muographie pour scruter l’intérieur des volcans japonais Sakurajima et Asama, ainsi que trois volcans en Italie, dont le Vésuve, et La Soufrière de la Guadeloupe.
[NDLR : Le problème est que les détecteurs ne sont pas toujours faciles à mettre en place sur les flancs d’un volcan, comme on a pu le voir avec La Soufrière de la Guadeloupe. De plus, pour être efficaces, les détecteurs doivent être installés sur des volcans coniques, de forme pyramidale comme le mont Unzen au Japon, ou encore le Mayon aux Philippines. Les résultats seraient beaucoup plus aléatoires sur des volcans boucliers comme le Kilauea à Hawaii.]
En plus de la cartographie des entrailles d’un volcan, l’article explique que la muographie pourrait être utilisée pour repérer les réservoirs de magma à l’intérieur des volcans qui sont sur le point d’entrer en éruption et pour suivre le mouvement du magma en temps réel. Les éruptions sont souvent précédées d’une ascension du magma vers le sommet du volcan. L’utilisation de muons pour détecter le déplacement du magma dans la zone sommitale pourrait aider les scientifiques à détecter les éruptions imminentes. Cela permettrait d’évacuer des populations en toute sécurité avant une éruption. Cependant, la muographie est encore loin de ce résultat et le rêve de tout volcanologue n’est pas près de se réaliser…
Source (entre autres) : Business Insider.

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I explained in previous posts (21 November 2015, 11 July 2016) that muons could help us understand the inner structure of some volcanoes. A new article published in the American press goes farther and explains that these cosmic particles could be used to predict eruptions.

Muons are everywhere and strike us every second. These particles, which are created when cosmic rays enter the Earth’s atmosphere, are harmless and quickly decay into clusters of lighter particles.

The particles penetrate objects like X-rays do, which make them useful to scientists, who used muons to uncover a hidden chamber in Egypt’s Great Pyramid several years ago.

Scientists also use muons to map the internal structure of volcanoes, which could one day help predict dangerous eruptions, according to an article published last week in the Proceedings of the Royal Society.

To create those maps, scientists measure how efficiently particles pass through magma flowing through caverns, chambers, and rocky passages in volcanoes, then use that information to create geological blueprints. According to one of the authors of the article, muography, may one day make it possible to track magma movements that may precede an eruption

Muons have a negative charge, but are 207 times heavier than electrons, traveling at nearly the speed of light. That heaviness and speed allows particles to penetrate dense materials like volcanic rock. The denser the object, the more quickly muons lose speed and decay. Many muons can hit the side of a volcano and travel right through. But if the volcano is dense enough, for instance because a passage is filled with magma, a muon won’t make it out the volcano’s other side.

To spot which muons survived the journey, scientists set up muon detectors on the flanks of a volcano. Those detectors create an image of the volcano’s interior by capturing the muons that didn’t decay while passing through the volcano, and noting gaps where muons didn’t survive intact. Some researchers do this mapping from the air by positioning muon detectors inside helicopters and flying near the volcano’s flanks.

Muons that pass through completely cast dark shadows on the muon detector. But when muons hit dense parts of the volcano and decay more quickly, they leave lighter silhouettes. In short, the denser the object, the lighter the silhouette. The more muon detectors surrounding a volcano, the better the image. By using multiple detectors positioned around the object, it’s possible to build up a crude 3D image.

Researchers have used muography to glimpse inside Japan’s Sakurajima and Mount Asama volcanoes, as well as three volcanoes in Italy,including Vesuvius, and La Soufrière volcano in Guadeloupe.

[NDLR: The problem is that the detectors are not always easy to set up on the flanks of a volcano, as could be seen with La Soufrière. Moreover, to be effective, the detectors need to be installed on pyramid-like conical volcanoes like Mount Unzen in Japan. The operations would be much more diffiocult on shield volcanoes like Kilauea in Hawaii.

Beyond helping scientists map volcanic innards, the new article suggests muography could be used to spot magma reservoirs inside volcanoes that are primed to erupt and to track magma movement in real time. Eruptions are often preceded by magma rising toward the volcano’s summit, and using muons to detect magma flow in that summit area may help scientists detect impending eruptions. This would allow people to safely evacuate ahead of an eruption. However, muon technoly is still far from what is a volcanologist’s dream.

Source (among others) : Business Insider.

Image muonique de la Soufrière de la Guadeloupe (Source: CNRS)

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) : Arrêt (ou interruption?) de la crise sismique // Has the seismic crisis definitely stopped ?

Dans un bulletin diffusé le 19 octobre 2021 à 9 heures (heure locale), l’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) indique que la crise sismique s’est progressivement calmée ce matin.

NDLR: Il faudra quand même rester vigilant. Par le passé, on a déjà vu des crises sismiques s’interrompre, puis reprendre quelques jours plus tard et déboucher sur une éruption. Cette situation montre que, même sur un volcan truffé d’instruments comme le Piton de la Fournaise, la prévision éruptive reste une science inexacte de nos jours.

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In a bulletin released on October 19th, 2021 at 9 a.m. (local time), the Volcanological Observatory of Piton de la Fournaise (OVPF) indicates that the seismic crisis gradually subsided this morning.
Personal note: One needs to remain vigilant. In the past, we have already seen seismic crises stop, then resume a few days later and lead to an eruption. This situation shows that, even on a volcano full of instruments like the Piton de la Fournaise, eruptive prediction remains an inaccurate science today.

Photo : C. Grandpey