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Le dioxyde de soufre du Mauna Loa (Hawaii) // Mauna Loa’s sulphur dioxide (Hawaii)

Lorsque le Mauna Loa est entré en éruption en novembre 2022, l’une des principales préoccupations des scientifiques du HVO a été de savoir quelle direction prendrait la lave. Les gaz émis ont été un autre souci pour les scientifiques. Comme cela se passa au cours de toutes les éruptions, des tonnes de gaz ont été émises par les bouches actives pendant l’éruption du Mauna Loa.
En général, les gaz volcaniques émis lors des éruptions comprennent de la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone (CO2) et du dioxyde de soufre (SO2). Les quantités de SO2 émis par un volcan sont un paramètre important car elles peuvent donner une idée du débit effusif et de la quantité de vog – brouillard volcanique – susceptible d’affecter les zones sous le vent. Les scientifiques du HVO mesurent les émissions de dioxyde de soufre à l’aide d’un spectromètre ultraviolet monté sur un véhicule qu’ils conduisent jusque sous le panache volcanique.
Sur le Kilauea, les alizés ont tendance à envoyer le panache du sommet dans une seule direction. C’est pourquoi un réseau permanent de spectromètres a été mis en place pour mesurer le SO2 sur le volcan, et il n’est pas nécessaire de beaucoup se déplacer dans un véhicule. Malgré tout, le déplacement avec un véhicule sur la Chain of Craters Road pour l’éruption du Pu’uO’o et sur la route 130 pour l’éruption dans la Lower East Rift Zone en 2018 a permis à l’Observatoire de mesurer le panache émis par les sites éruptifs du Kilauea et poussé par les alizés.
Le Mauna Loa culmine à une altitude beaucoup plus élevée que le Kilauea et connaît des régimes de vent différents. Les vents ont été très variables lors de la dernière éruption. Parfois, les mesures des panaches à haute altitude peuvent être effectuées relativement facilement en dirigeant un avion ou un hélicoptère sous le panache. S’agissant du Mauna Loa, le panache contenait non seulement de fortes concentrations de gaz, mais également des particules, comme les cheveux de Pelé, qui pourraient nuire à un avion volant en dessous.
Au cours de l’éruption de deux semaines du Mauna Loa, les vents ont emporté le panache dans de nombreuses directions, notamment vers la Saddle Road, Ocean View, Pāhala, Puna, Hilo, Kailua-Kona et Captain Cook. Il a donc fallu que l’équipe scientifique parcoure environ 4 800 km ! En fin de compte, tous ces trajets ont porté leurs fruits car les scientifiques ont réussi à obtenir des mesures sur 10 jours. Cela a permis au HVO d’informer le public et aux prévisionnistes d’alerter sur la présence de vog pendant l’éruption.
Le traitement préliminaire des données montre que le Mauna Loa a émis plus de deux millions de tonnes de dioxyde de soufre entre le 28 novembre et le 12 décembre. Cela ne prend pas en compte un important volume de SO2 émis lors l’ouverture de la fissure dans la caldeira sommitale pendant la nuit entre le 27 et le 28 novembre, phénomène montré par les images satellitaires. La lumière ultraviolette est nécessaire pour effectuer ces mesures à partir d’un véhicule, ce qui signifie qu’elles ne peuvent être réalisées que pendant la journée.
On estime que les émissions quotidiennes de SO2 ont varié de 200 000 à 500 000 tonnes par jour au début de l’éruption et ont été légèrement supérieures à 100 000 t/j les jours suivants. Le 8 décembre, les émissions ont chuté de manière significative avec seulement 30 000 t/j. Environ 2 000 t/j étaient émises le 10 décembre et, le 12 décembre les émissions n’étaient pratiquement pas détectables, même au sol, près du cône de la Fissure 3.
Ces valeurs sont semblables à celles enregistrées lors de l’éruption dans la Lower East Rift Zone du Kilauea en 2018, qui a également émis du dioxyde de soufre à raison d’environ 200 000 t/j pendant une partie de l’éruption. Le total de SO2 émis par l’éruption de 2018 était environ cinq fois supérieur à celui émis pendant la dernière éruption du Mauna Loa, en partie à cause de la durée plus longue de l’éruption.
Les émissions de dioxyde de soufre pendant l’éruption du Mauna Loa en 1984 atteignaient environ 100 000 à 200 000 t/j, comme l’ont révélé les données satellitaires. Cependant, la technologie utilisée à l’époque n’était pas aussi performante que les spectromètres modernes et a probablement sous-estimé les émissions. En 1984, elles étaient vraisemblablement semblables à celles de 2022.
Source : USGS / HVO.

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When Mauna Loa erupted in November 2022, one of the main concerns for HVO scientists was the lava and to know where it would flow. Another concern was the gases. As with all other volcanic eruptions, many tonnes of volcanic gases were emitted from the active vents during the Mauna Loa eruption.

Volcanic gases emitted during eruptions include water vapor, carbon dioxide (CO2) and sulfur dioxide (SO2). SO2 emission rates are a key parameter to measure because they can be used as a proxy for lava effusion rate and they dictate how much vog, or volcanic smog, there is downwind. HVO scientists measure sulfur dioxide emission rates using a vehicle-mounted ultraviolet spectrometer, which they drive beneath the plume.

At Kilauea, the trade winds tend to blow the summit plume in a single direction. This why a permanent array of spectrometers has been set up to measure SO2 on the volcano, and there is no need to drive a lot. Driving on Chain of Craters Road for the Pu’uO’o eruption and on Highway 130 for the 2018 Lower East Rift Zone eruption were the Observatory’s common means of measuring the plume in the trade wind direction for the Kilauea eruptive sites.

Mauna Loa, however, is at a much higher altitude than Kilauea and experiences different wind patterns. Winds were very variable during the eruption. Sometimes measurements of high-altitude plumes can be made relatively easily by flying an airplane or a helicopter beneath the plume instead of driving. But the Mauna Loa plume had not only high concentrations of gases, but also contained particles, like Pele’s hair, which could adversely affect an aircraft flying under it.

Over the course of the two-week eruption, the winds took the plume in many directions, including over Saddle Road, Ocean View, Pāhala, Puna, Hilo, Kailua-Kona and Captain Cook. This meant that the gas team had to drive about 4,800 km ! Ultimately, all the driving paid off and the scientists succeeded in measuring emission rates on 10 days. This allowed HVO to report these emission rates to the public and to vog forecasters during the eruption.

Preliminary data processing suggests that Mauna Loa emitted more than two million tonnes of sulfur dioxide between November 28th and December 12th. This does nott include a large volume of SO2 that satellite images show was emitted with the initial fissure opening between Nov.ember 27th and 28th. Ultraviolet light is needed to make these driving measurements, which means they can only be conducted during daylight hours.

Daily SO2 emission rates are estimated to have ranged from 200,000 to 500,000 tonnes per day early in the eruption and were just over 100,000 t/d lin the following days. By December 8th, emissions dropped significantly to only about 30,000 t/d. Only about 2,000 t/d were emitted on December 10th, and by December 12th emissions were essentially not detectable, even on the ground near the Fissure 3 cone.

These emission rates are very similar to those measured during the 2018 Lower East Rift Zone eruption of Kilauea, which also emitted sulfur dioxide at a rate of nearly 200,000 t/d for a portion of the eruption. The total SO2 emitted by the 2018 eruption was roughly five times more than Mauna Loa’s total, owing in part to the longer eruption duration.

Sulfur dioxide emission rates reported for the 1984 eruption of Mauna Loa were roughly 100,000 to 200,000 t/d, as revealed by satellite data. However, the technology used at the time was not as sophisticated as our modern spectrometers and likely underestimated those emission rates. So Mauna Loa’s 1984 SO2 emissions were probably similar to those in 2022.

Source : USGS / HVO.

Panaches de gaz pendant l’éruption du Mauna Loa en 2022 (Photos: HVO)

Nouvelles de Vulcano (Iles Eoliennes) // News of Vulcano (Aeolian Islands)

Personne n’en parle, mais l’accès à la Fossa di Vulcano (Iles Eoliennes) reste interdit au public, avec de fortes amendes aux personnes qui braveraient l’interdiction.

Photo: C. Grandpey

S’agissant des mesures effectuées par l’INGV, la situation n’a guère évolué par rapport aux semaines précédentes. Voici le bilan proposé le 20 décembre 2022 concernant les mesures effectuées entre le 12 et le 18 de ce même mois ;

– Température des fumerolles au niveau du cratère : elles restent stables à des valeurs élevées, autour de 370°C.

– Emissions de CO2 dans la zone du cratère : Elles se situent à des valeurs élevées avec une moyenne quotidienne de 2781 g/m2 pour le mois de décembre en cours.
– Emissions de CO2 à la base du cône de La Fossa et dans la zone de Vulcano Porto : Les émissions enregistrés sur le site de Camping Sicilia montrent des valeurs supérieures à la normale. Le site Palizzi montre des valeurs moyennes, tandis que des valeurs proches de la normale sont enregistrées sur le site de Faraglione.

Source: INGV

– Emissions de SO2 dans la zone du cratère : elles demeurent à un niveau moyen-élevé mais en diminution.

Source: INGV

– Sismicité : Faible à l’échelle locale. En revanche l’activité sismique se poursuit dans un secteur de la mer à l’ouest de l’île.
– Déformations : Rien de significatif.

S’agissant des prévisions, l’INGV n’écarte aucune possibilité et énumère les risques observés généralement sur ce type de volcan : augmentation du dégazage fumerollien ; élévation de la température des gaz ; augmentation de la sismicité et des déformations ; apparition de phénomènes explosifs tels que des explosions phréatiques. Persistance du danger lié aux émissions de CO2 au niveau des sols dans les zones les plus vulnérables où le gaz est susceptible de s’accumuler.

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Nobody is talking much about it, but access to the Fossa di Vulcano (Aeolian Islands) remains forbidden to the public, with heavy fines for those who defy the ban.
With regard to the measurements carried out by INGV, the situation has hardly changed compared to the previous weeks. Here is the report suggested on December 20th, 2022 concerning the measurements carried out between the 12th and the 18th of this month;
– Temperature of the fumaroles at the crater: they remain stable at high values, around 370°C.
– CO2 emissions in the crater area: they are at high values with a daily average of 2781 g/m2 for the current month of December.
– SO2 emissions in the crater area: they remain at a medium-high level but are decreasing.
– CO2 emissions at the base of the La Fossa cone and in the Vulcano Porto area: the emissions recorded at Camping Sicilia show values higher than normal. The Palizzi site shows medium values, while values close to normal are recorded at the Faraglione site.
– Seismicity: Low locally. On the other hand, seismic activity continues in a sea area to the west of the island.
– Deformation: Nothing significant.

As far as predictions are concerned, INGV does not rule out any possibility and lists the risks generally observed on this type of volcano: increase in fumarollian degassing; rise in gas temperature; increased seismicity and deformation; occurrence of explosive phenomena such as phreatic explosions. Persistence of the danger related to CO2 emissions at ground level in the most vulnerable areas where the gas is likely to accumulate.

Déclin régulier de l’éruption du Mauna Loa et arrêt complet de l’éruption du Kilauea // Regular decline of Mauna Loa eruption and complete cessation of Kilauea eruption

Il est très intéressant d’observer que la baisse d’activité du Mauna Loa est imitée par le Kīlauea. L’activité à l’intérieur du cratère de l’Halema’uma’u s’est arrêtée il y a trois ou quatre jours. Les scientifiques du HVO pensent que l’éruption a cessé complètement. Le lac de lave est maintenant recouvert d’une croûte. La lave ne sort plus de la bouche au pied de la paroi ouest et aucune incandescence n’est visible dans le cratère qui a montré une faible déflation au cours de la semaine dernière. Le tremor est faible, voire inexistant. Les émissions de SO2 étaient faibles à environ 316 tonnes par jour lorsqu’elles ont été mesurées le 23 novembre 2022. Des mesures plus récentes ont échoué car les émissions étaient trop faibles. Aucune activité inhabituelle n’a été notée le long de la zone de rift est ou de la zone de rift sud-ouest.

Ce n’est pas une bonne nouvelle pour les touristes qui envisagent de passer les vacances de Noël à Hawaii pour observer les deux éruptions.

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It is very interesting to observe that Mauna Loa’s decrease in activity is mirrored at the Kīlauea volcano. Activity in Halema’uma’u Crater started to pause three to four days ago. HVO scientists now believe it is in a full pause. The lava lake is stagnant and crusted over. Lava is no longer erupting from the western vent and no incandescence is visible. Over the past week, the crater has shown weak deflation and no inflation. The volcanic tremor is weak to nonexistent. SO2 emissions were low at about 316 tonnes per day when measured on November 23rd, 2022. More recent measurements have been unsuccessful because rates remain very low. No unusual activity has been noted along the East Rift Zone or Southwest Rift Zone.

This is not good news for tourists who are plannig their Christmas holidays in Hawaii to see the two eruptions.

Cratère de l’Halema’uma’u le 10 décembre 2022 (Crédit photo: HVO)

Aérosols et réchauffement de l’Europe // Aerosols and global warming in Europe

Le réchauffement pendant les mois d’été en Europe est beaucoup plus rapide que la moyenne mondiale. Une étude menée par des chercheurs de l’Université de Stockholm suggère qu’en plus des émissions de gaz à effet de serre, une part substantielle de la hausse des températures est liée à la diminution des aérosols en Europe centrale et orientale.

La température moyenne à la surface du globe sur la période 2011-2020 est supérieure de 1,1 °C environ par rapport à 1850-1900, avec des augmentations plus importantes à la surface des terres (1,59 °C) que des océans (0,88 °C). Cette augmentation est principalement due aux gaz à effet de serre. Une partie du réchauffement a cependant été masquée par les aérosols. Les particules d’aérosols affectent le rayonnement solaire entrant, c’est-à-dire qu’elles dispersent une partie de la lumière du soleil vers l’espace, provoquant un effet de refroidissement. Lors des éruptions volcaniques majeures, on a observé que les aérosols contenus dans les gaz émis par un volcan pouvaient faire s’abaisser de quelques dixièmes de degré, voire quelques degrés, la température de la partie du globe concernée. Les particules d’aérosols ont en moyenne une durée de vie d’environ une semaine, ce qui signifie qu’elles refroidissent principalement le climat localement ou régionalement et à court terme.

Les gaz à effet de serre ont une longue durée de vie dans l’atmosphère. Le cumul des émissions anthropiques de dioxyde de carbone peut affecter le climat pendant des centaines d’années. Les gaz à effet de serre se propagent uniformément sur toute la planète.

Les aérosols anthropiques sur de grandes parties de l’Europe ont temporairement masqué, jusque vers 1980, une partie du réchauffement dû à l’augmentation des gaz à effet de serre. Un renversement de tendance, avec diminution des aérosols au cours de la période 1979-2020, a entraîné une augmentation du rayonnement solaire atteignant la surface du continent européen.

Parallèlement à la diminution des aérosols, la température en Europe s’est élevée considérablement au cours de la période 1991-2021, à raison d’environ +0,5 °C par décennie. Cela représente deux fois la moyenne mondiale et il s’agit du réchauffement le plus rapide de toutes les régions de l’OMM. Seules certaines régions polaires connaissent un réchauffement plus rapide.

Le réchauffement rapide en Europe centrale et orientale est d’abord et avant tout une conséquence des émissions humaines de gaz à effet de serre. Mais comme les émissions de particules d’aérosol, notamment celles des centrales au charbon, ont considérablement diminué au cours des quatre dernières décennies, l’effet combiné a conduit à une augmentation extrême de la température de plus de 2°C au lieu d’environ 1,1°C pour la moyenne mondiale.

La diminution des aérosols a moins joué en revanche dans le sud de l’Europe et notamment la péninsule ibérique où le réchauffement est amplifié en raison d’un sol plus sec et d’une diminution de l’évaporation. La couverture nuageuse a été réduite sur de grandes parties de l’Europe, probablement en raison de la moindre vapeur d’eau dans l’air.

Si les concentrations d’aérosols diminuent à l’avenir, d’autres régions de la Terre où la charge d’aérosols anthropiques est actuellement élevée connaîtront probablement un réchauffement accéléré quand le forçage des aérosols diminuera. La situation en Europe pourrait être un signe avant-coureur du réchauffement attendu dans les zones où les émissions d’aérosols sont aujourd’hui élevées. L’Inde était en 2019 le premier émetteur de SO2 anthropique de la planète avec 15% du total.

Source: global-climat.

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Warming during the summer months in Europe is much faster than the global average. A study by researchers at Stockholm University suggests that in addition to greenhouse gas emissions, a substantial part of the rise in temperatures is linked to the decrease in aerosols in central and eastern Europe.
The average temperature on the surface of the globe over the period 2011-2020 was approximately 1.1°C higher than in 1850-1900, with greater increases on the surface of the land (1.59°C) than in the oceans (0.88°C). This increase is mainly due to greenhouse gases. Some of the warming, however, was masked by aerosols. Aerosol particles affect incoming solar radiation, i.e. they scatter some of the sunlight out to space, causing a cooling effect. During major volcanic eruptions, it has been observed that the aerosols contained in the gases emitted by a volcano could lower the temperature by a few tenths of a degree, or even a few degrees. Aerosol particles have an average lifespan of a bout a week, which means that they mainly cool the climate locally or regionally and in the short term.
Greenhouse gases have a long lifetime in the atmosphere. The cumulative anthropogenic emissions of carbon dioxide can affect the climate for hundreds of years. Greenhouse gases spread evenly across the planet.
Anthropogenic aerosols over large parts of Europe temporarily masked, until around 1980, part of the warming due to the increase in greenhouse gases. A reversal of the trend, with a decrease in aerosols during the period 1979-2020, led to an increase in solar radiation reaching the surface of the European continent.
In parallel with the decrease in aerosols, the temperature in Europe has risen considerably over the period 1991-2021, at an average rate of about +0.5°C per decade. This is twice the global average and is the fastest warming of any WMO region. Only some polar regions are experiencing faster warming.
Rapid warming in Central and Eastern Europe is first and foremost a consequence of human greenhouse gas emissions. But as aerosol particulate emissions, especially from coal-fired power plants, have declined dramatically over the past four decades, the combined effect has led to an extreme temperature increase of more than 2°C instead of about 1.1°C for the world average.
The decrease in aerosols, on the other hand, played less of a role in southern Europe and in particular the Iberian Peninsula, where the warming is amplified due to drier soil and a decrease in evaporation. Cloud cover has been reduced over large parts of Europe, likely due to less water vapour in the air.
If aerosol concentrations decline in the future, other regions of the Earth where anthropogenic aerosol loading is currently high will likely experience accelerated warming as aerosol forcing declines. The situation in Europe could be a harbinger of expected warming in areas where aerosol emissions are now high. India was in 2019 the first anthropogenic SO2 emitter on the planet with 15% of the total.
Source: global-climat.

 

Graphique montrant l’évolution des émissions de SO2 anthropiques par région. (Source : Smith et Al. (2011)