Impact des coulées de lave sur les zones habitées // Impacts of lava flows on populated areas

Dans son dernier article Volcano Watch, l’Observatoire des volcans d’Hawaii (le HVO) examine les impacts des coulées de lave du Kilauea en 2018 sur les structures dans la Lower East Rift Zone (LERZ).

Crédit photo HVO

Des coulées de lave ont parcouru la Lower East Rift Zone du Kilauea en 2018 et ont dévasté une partie du District de Puna. En 2019, une équipe scientifique de l’USGS, de l’Observatoire de la Terre de Singapour et du GNS Science néo-zélandais a décidé de documenter et d’évaluer l’impact des coulées de lave sur les bâtiments et les infrastructures afin de mieux en comprendre les conséquences pour leurs habitants
Avec la permission des propriétaires, les scientifiques ont visité des propriétés en bordure de la coulée de lave; ils ont rencontré les habitants, pris des photos et noté la gravité et les types de dégâts subis par les structures. En plus des visites sur le terrain, ils ont examiné plus de 8 000 photographies prises par des scientifiques de l’USGS avant, pendant et après l’éruption. Ces photos, ainsi que l’imagerie satellite, constituent le plus grand ensemble de données sur les impacts de coulées de lave dans le monde.
Les scientifiques ont utilisé les données du HVO pour faire un état des lieux suite aux dégâts causés par les coulées de lave. Ils ont ainsi établi une classification des dégâts aux structures sur une échelle allant des dégâts mineurs aux dégâts et destructions majeurs, comme cela se fait à la suite d’autres catastrophes telles que les ouragans ou les séismes. Ce nouvel état des lieux a permis aux scientifiques de classer toutes les structures de la zone en fonction de la gravité des dégâts. La gravité varie selon la situation : absence de dégâts visibles; fonte du plastique sous l’effet de la chaleur ; corrosion du métal par les gaz; enfouissement complet de la structure sous la lave.

Source : Earth Observatory of Singapore

La classification des dégâts comprend tous les types de structures, y compris les maisons, les réservoirs d’eau ou encore les bâtiments agricoles ou industriels. En recouvrant 35,5 kilomètres carrés de terres, les coulées de lave du Kīlauea en 2018 ont détruit 1 839 structures et endommagé 90 autres. Ce sont les chiffres les plus élevés jamais enregistrés à Hawaii. Plus tard en 2021, des coulées de lave ont détruit 2 896 bâtiments à La Palma (Iles Canaries / Espagne). La lave du Nyiragongo a détruit 3 629 maisons, 12 écoles et 3 établissements de santé en République Démocratique du Congo.
La gravité des dégâts causés à chaque structure est liée à l’épaisseur de la lave. Les données ont montré que l’augmentation la coulée de lave entraîne généralement une plus grande gravité des dégâts jusqu’à une épaisseur d’environ 2 mètres, après quoi les bâtiments sont totalement détruits. Cependant, pour une épaisseur de coulée inférieure à 2 mètres, il y a une gamme de gravité des dégâts en bordure de la coulée. En particulier, les réservoirs d’eau circulaires et métalliques résistent aux coulées moins épaisses. On a déjà observé cette situation pour les structures circulaires de Chã das Caldeiras, au Cap-Vert, lors de l’éruption du volcan Fogo en 2014-2015, où des bâtiments circulaires en maçonnerie ont résisté à la destruction en bordure de coulée. 170 structures ont été détruites et 90 autres ont été endommagées au cours de cette éruption.
S’agissant du Kilauea, les scientifiques ont découvert que les structures avaient été endommagées principalement au cours des quatre premières semaines de l’éruption (qui a duré 14 semaines en 2018) au moment où les principaux chenaux de lave se sont mis en place. De nombreuses autres structures qui n’avaient pas été initialement touchées ont été détruites par des coulées de lave ultérieures qui se sont détachées ou ont débordé des principaux chenaux de lave.
On peut noter que certaines maisons ont survécu dans les kīpukas (îlots de végétation) où elles ont été épargnées ou moins sévèrement endommagées. Cependant, ces maisons ont été fortement impactées par le manque d’accès ainsi que l’absence d’alimentation en eau et en électricité. Plusieurs maisons ont également été endommagées par la vapeur et les gaz émis par des fissures des mois après la fin de l’éruption.
L’une des principales observations des scientifiques est que des dégâts ont été enregistrés jusqu’à près de 600 mètres de la coulée de lave, probablement à cause de processus secondaires tels que la propagation du feu facilitée par la végétation sèche près des chenaux de lave. Cela montre que des matériaux inflammables sur ou à proximité des propriétés peuvent causer des dégâts au-delà de la coulée de lave.
Les travaux des scientifiques susmentionnés ont été récemment publiés dans le Bulletin of Volcanology et soulignent que les dégâts causés par les coulées de lave peuvent se produire au-delà de la coulée de lave principale. Ils peuvent être causés en particulier par des coulées de lave secondaires et des débordements de chenaux, ou par des incendies de végétation. Les résultats de cette étude contribuent à l’ensemble de données déjà collectées à l’échelle mondiale sur les impacts de la lave. Ils seront utilisés pour éclairer les futures évaluations de dégâts causés par les coulées de lave à Hawaï et ailleurs sur la planète.
Source : USGS/HVO.

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In its latest Volcano Watch article, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) examines the impacts of Kilauea’s 2018 lava flows on the structures in the Lower East Rift Zone (LERZ).

Lava flows erupted from Kilauea’s Lower East Rift Zone in 2018 and devastated lower Puna. In 2019, a team of scientists from the USGS, the Earth Observatory of Singapore, and GNS Science in New Zealand set out to document and assess the impacts to buildings and infrastructure to advance understanding of how lava flows impact the built environment.

With the permission of their owners, the scientists visited properties along the lava flow margins to meet residents, take photographs, and note the severity and types of damage to structures. In addition to field visits, they examined more than 8,000 photographs taken by USGS scientists before, during, and after the eruption. These photographs, along with satellite imagery, make up the largest available dataset of lava flow impacts in the world.

Scientists used HVO’s data to develop the first set of damage states for lava flows. Damage states are structure damage classifications in a scale ranging from minor damage to major damage and destruction, and they are widely used to categorize buildings damaged from other hazards such as hurricanes or earthquakes. This new set of damage states allowed scientists to classify all structures in the area by damage severity. Severity ranged from no visible damage, minor melting of plastic due to heat, corrosion of metal by gases, to complete burial.

Damage classification included all types of structures, including homes, water tanks and other farming or industrial buildings. Inundating 35.5 square kilometers of land, Kīlauea’s 2018 lava flows destroyed 1,839 and damaged 90 structures in total. These are the highest recorded numbers of impacted structures from a lava flow event in Hawaii. Later in 2021, lava flows destroyed 2,896 buildings at La Palma, Spain, and destroyed 3,629 homes, 12 schools, and 3 health facilities at Nyiragongo volcano, Democratic Republic of Congo.

The damage severity at each structure was related to lava thickness. The data showed that increased lava flow thickness was generally related to higher damage severity, up to about 2 meters, after which all buildings were destroyed. However, for flow thickness less than 2 meters, there was a range of damage severity along the flow margins. Notably, circular and metal water tanks were resistant to these thinner flows. There were similar findings for the circular structures at Chã das Caldeiras, Cape Verde, during the 2014-2015 eruption of Fogo volcano, where circular masonry buildings resisted destruction along the flow margins. During these lava flows, 170 structures were destroyed and 90 structures were damaged.

On Kilauea, scientists found structures were damaged mostly within the first four weeks of the 14 week-long 2018 eruption, while the main lava channels were being emplaced. Many other structures not initially impacted were destroyed by later lava flows that broke out from or overtopped the main lava channels.

It can be noted that some homes survived in kīpukas (islands of vegetation) and were classified as not damaged at all or damaged less severely. However, these homes were greatly impacted by a lack of access and disruption of utilities. Several homes were also damaged by fissure steam and gases months after the eruption had ended.

One of the scientists’ key findings is that damage was recorded up to almost 600 meters away from the lava flow, likely from secondary processes such as fire spread facilitated by the dried vegetation downwind of the lava channels. This finding suggests that flammable materials on or near properties may cause damage beyond the lava flow.

The work by the above-mentioned scientists was recently published in the Bulletin of Volcanology and it emphasizes that damage from lava flows can occur beyond the main lava flow itself, especially from later breakout lava flows and channel overflows, or from secondary fires. Findings from this research contribute to the global empirical dataset of lava impacts, and will be used to inform future lava flow damage assessments in Hawaii and beyond.

Source: USGS / HVO.

Fonte catastrophique du permafrost en Alaska // Disastrous permafrost melting in Alaska

En Alaska, le permafrost subit de plein fouet les assauts du réchauffement climatique et le phénomène se produit beaucoup plus rapidement que prévu. Un article du journal local Anchorage Daily News donne des exemples de ce qui se passe dans le 49ème État de l’Union.

L’auteur de l’article explique que les pentes des montagnes se liquéfient et déclenchent des glissements de terrain qui donnent naissance à des deltas boueux au milieu de cours d’eau riches en saumons.

Alors que le nord de la mer de Béring se réchauffe, avec l’ouverture de nouvelles voies de navigation, la mortalité des oiseaux et des mammifères marins est en hausse avec le recul de la glace hivernale. On assiste à des plus en plus de tempêtes qui viennent frapper les côtes autrefois protégées par la glace. .

La fonte accélérée du permafrost ne se limite pas à l’Alaska, c’est en train de devenir un problème à l’échelle de la planète. Le sol gelé qui recouvre principalement les régions septentrionales du globe représente un vaste puits de carbone, avec des plantes et des animaux congelés qui libèrent des gaz à effet de serre en se réchauffant et se décomposant.
L’utilisation des combustibles fossiles reste la principale source d’émissions de gaz à effet de serre à l’origine du changement climatique, mais le permafrost dans son ensemble libère désormais 1,2 à 2,2 millions de tonnes de gaz à effet de serre chaque année. C’est pratiquement l’équivalent de ces mêmes émissions au Japon, selon un rapport de la NOAA publié en décembre 2019. Plus tard au cours du 21ème siècle, ces émissions devraient dépasser celles des États-Unis.

Les scientifiques qui étudient le permafrost remarquent des changements frappants dans le paysage de l’Alaska. Ainsi, des étendues encore gelées à l’intérieur de l’Etat et couvertes il y a dix ans par une forêt d’épinettes sont maintenant occupées par des lacs.

Le permafrost en Alaska va continuer à se réduire fortement au cours des prochaines décennies. Selon une étude de l’Université de l’Alaska, d’ici la fin du siècle, dans la partie septentrionale de l’Alaska, le sol devrait dégeler jusqu’à 20 mètres de profondeur. Cela confirme les craintes des scientifiques qui parlent d’un changement critique dans les régions arctiques de la planète. Dans le passé, les zones occupées par le permafrost absorbaient le dioxyde de carbone grâce à la croissance des plantes en été. Mais le rapport de la NOAA note que les régions du Nord contribuent désormais aux émissions de gaz à effet de serre au fur et à mesure que s’accélère le dégel du sol.

En Alaska, la fonte du permafrost va entraîner une remise à plat complète des zones construites et des infrastructures qui reposent sur le sol gelé. Les oléoducs, les plates-formes de forage et d’autres structures devront être étayés à mesure que fondra le permafrost et que s’affaissera le sol. Dans des villes comme Nome, la fonte du permafrost est déjà un casse-tête pour les propriétaires qui doivent renforcer les fondations des maisons qui s’inclinent. Il est évident que l’entretien des routes, des ponts et des aéroports coûtera beaucoup d’argent. Certains bâtiments et certaines structures construits sur du permafrost composé principalement de glace pourraient subir des dégâts catastrophiques.
Un bon exemple de la fonte du permafrost est la piste de l’aéroport de Nome, un élément clé pour relier la ville au monde extérieur. Au cours de l’été 2019, le ministère des Transports a dépensé 4,5 millions de dollars pour réparer la piste qui a été construite en urgence pendant la Seconde Guerre mondiale sur un terrain majoritairement composé de permafrost et qui connaît aujourd’hui de gros problèmes à cause de l’infiltration des eaux souterraines d’une rivière voisine. Les travaux devraient durer de trois à cinq ans alors que le terrain continue de s’affaisser. Pendant le mois de juillet 2019, le plus chaud jamais enregistré en Alaska, un gouffre de 4 mètres de profondeur s’est ouvert le long d’un des principaux axes routiers de la ville.

Les villages côtiers sont confrontés à une triple menace: l’élévation du niveau de la mer, la disparition de la glace côtière qui les protégeait autrefois des tempêtes, et la fonte du permafrost. Teller, une localité sur la côte ouest de l’Alaska, est l’un des 31 villages répertoriés par les autorités comme « menacés par les inondations et l’érosion ». Certains villages sont dans une situation encore plus désastreuse. Il y a une vive concurrence pour l’attribution de l’argent fédéral, et l’Alaska connaît de plus en plus  de difficultés financières. Les revenus de l’État reposent essentiellement sur les taxes et redevances liées à la production de pétrole qui est en déclin constant. La production en 2018 était en baisse de 75% par rapport à 1988, son année de gloire.
Source: Anchorage Daily News.

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Alaska’s permafrost is under assault from a warming climate, and it’s happening a lot faster than anticipated. An article in the Anchorage Daily News gives examples of what is happening in the 49th State of the Union.

The author of the article explains that hillside slopes have liquefied, unleashing slides that end up as muddy deltas in salmon streams

As the northern Bering Sea warms, opening new shipping lanes, bird and marine mammal die-offs are on the rise and winter ice is on the decline, enabling storms to gain strength over open water and slam into coastal communities.

The accelerating melt is a global concern. Permafrost, which mostly lies in the northern areas of the planet, is a vast carbon storehouse of frozen plants and animals that release greenhouse gases as they warm and decompose.

Fossil-fuel combustion still is the main source of greenhouse-gas emissions driving climate change. But the world’s permafrost now releases 1.2 to 2.2 million metric tons each year, nearly equal to Japan’s greenhouse-gas emissions, according to an NOAA report released in December 2019. Later this century, these emissions are expected to exceed those of the United States.

Scientists who study permafrost already are noticing striking changes in Alaska’s landscape. Stretches of Interior Alaska permafrost that a decade ago were covered by spruce forest are now covered with lakes.

Permafrost in Alaska is forecast to shrink substantially in the decades ahead. According to a University of Alaska research, by the century’s end, even on Alaska’s North Slope, the ground is expected to thaw 20 metres deep. This reflects what scientists say is a critical shift in the planet’s Arctic regions. In the past, permafrost regions, on balance, absorbed carbon dioxide through summer plant growth. But the NOAA report notes that northern regions are now a net contributor to greenhouse-gas emissions as the permafrost thaw quickens.

In Alaska, permafrost melting will lead to a fundamental rethinking of the fate of things built on top of it. Oil pipelines, drilling pads and other structures will need to be shored up as ice-rich permafrost melts and the ground sags. In towns such as Nome, the changes in permafrost already pose a headache for homeowners, who must level house foundations that tilt as the climate warms. Inevitably, it will cost a lot of money to maintain Alaska’s roads, bridges and airports. Some, if built on permafrost that is mostly ice, could suffer catastrophic failures.

A good example of permafrost melting is the runway of Nome airport, a key to linking the community to the outside world. Over the summer, the Alaska Department of Transportation spent 4.5 million dollars repairing the runway, which was built during World War II on permafrost terrain that is now settling in a process aggravated by groundwater seeping from a nearby river. The fix is expected to last three to five years as the ground continues to settle. And during the hottest July on record, a sinkhole 4 metres deep opened along a main road in the city.

Coastal villages face a triple threat: rising sea levels, a loss of winter ice that once helped protect them from storms, and thawing permafrost. Teller, on Alaska’s west coast,is one of 31 villages listed by authorities as « imminently threatened by flooding and erosion. » Some villages are in even more dire straits. There is keen competition for federal funds, and Alaska is having new money troubles. State government is largely funded by taxes and royalties on oil production, which has been in long-term decline. Oil production in 2018 was down 75% from a 1988 peak.

Source : Anchorage Daily News.

Effets de la fonte du permafrost sur la route à proximité de Nome

 

Les Alpes fondent et les stations de ski sont inquiètes // The Alps are melting and ski resorts are worried

Les médias français en parlent peu pour ne pas effrayer les touristes, mais le changement climatique affecte profondément les stations de ski des Alpes. Un article publié dans le quotidien britannique The Telegraph nous explique que ces stations doivent dépenser des millions d’euros pour renforcer les supports de téléphériques et remontées mécaniques, ainsi que d’autres structures qui ont tendance à s’affaisser du fait du changement climatique qui entraîne la fonte du permafrost.
Par exemple, la ville de Chamonix a dépensé cette année1,6 million d’euros pour renforcer des supports de téléphériques. Les Deux Alpes et Val-Thorens ont également dû renforcer des structures menacées d’effondrement car elles sont construites sur du permafrost de roche qui se réduit à un rythme de plus en plus rapide.
L’industrie du ski en France suscite de plus en plus d’inquiétudes et les stations de ski confrontées au recul des glaciers et à la diminution de la couverture neigeuse luttent pour préserver leur fragile environnement des effets de la pollution.
Le changement climatique a fait fondre le permafrost ces dernières années, de sorte qu’il ne peut plus servir de ciment naturel à la roche. Les supports de téléphériques et les fondations des refuges de montagne ont commencé à bouger et les structures au-dessus du sol ont commencé à s’affaisser et à se fissurer.
Chamonix a été contrainte de consolider les supports la télécabine de Bochard aux Grands Montets en consolidant les ancrages par injection d’un produit de scellement. Le but était de compenser le dégel et de mettre en place des fondations plus solides. Les supports ont par ailleurs été équipés de détecteurs pour avertir tout affaissement ou mouvement de ces structures.
D’autres stations ont également été touchées depuis 2010. Les Deux Alpes a observé un affaissement sous un terminal de téléphérique et la station en haute altitude de Val-Thorens a été contrainte de consolider un pylône de remontée mécanique.Une étude récente portant sur 947 structures construites sur du permafrost a révélé que 45 remontées mécaniques, six refuges et un tunnel présentaient un risque élevé de déstabilisation.
Selon de nombreux scientifiques, l’avenir de l’industrie du ski est préoccupant. Ils expliquent que si on enregistre une augmentation moyenne de la température de 4 degrés Celsius d’ici la fin du siècle, cela se traduira par une augmentation de 8 degrés dans les Alpes, en raison de l’effet de réchauffement de la fonte des glaciers.
Chamonix fait maintenant pression sur les autorités pour limiter le nombre de véhicules autorisés à circuler dans la vallée de Chamonix afin de réduire la pollution.
Source: The Telegraph.

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Little is said about it by the French news media not to frighten the tourists, but climate change is deeply affecting ski resorts in the Alps. An article published in the British Telegraph informs us that these resorts are being forced to spend millions in order to reinforce cable car supports and other structures being weakened by subsidence as climate change causes ice to melt.

For instance, Chamonix has spent 1.6 million euros shoring up cable car supports this year. Les Deux Alpes and Val-Thorens have also had to reinforce structures in danger of collapse because they are built on rock permafrost which is shrinking at an increasingly rapid rate.

Concern is growing for the future of France’s lucrative ski industry and resorts facing shrinking glaciers and diminishing snow cover are struggling to preserve the fragile Alpine environment from the consequences of pollution.

Climate change has caused permafrost to thaw in recent years so that it can no longer serve as a natural cement. Cable car supports and foundations of mountain shelters have started moving and structures above the ground have begun to weaken and crack.

Chamonix has been forced to shore up its Bochard cable car supports by consolidating the ground to compensate for thawing and rebuilding stronger foundations. The supports have been fitted with detectors to warn of subsidence or movement.

Other resorts have also been affected since 2010. Les Deux Alpes had subsidence under a cable car terminal and Val-Thorens had to consolidate a ski lift pylon. A recent survey of 947 resort structures built on permafrost found that 45 ski lifts, six shelters and one tunnel were at high risk of destabilisation.

Accordong to many experts, the future of the ski industry is worrying.  They explain that if we experience an average temperature rise of 4 degrees Celsius by the end of the century, that will mean an 8-degree rise in the Alps, because of the warming effect of melting glaciers.

Chamonix is now lobbying the authorities to restrict the number of vehicles allowed into the Chamonix Valley in an effort to cut pollution.

Source: The Telegraph.

A cause de la pollution, la neige du Mont Blanc est moins blanche qu’avant! (Photo: C. Grandpey)

Le dégel du permafrost cause des dégâts en Alaska // Permafrost thawing causes damage to Alaska

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, la hausse des températures et la fonte du permafrost qu’elle entraîne causent de graves dégâts  aux routes et aux infrastructures dans l’Arctique.

En Alaska, les ingénieurs des Ponts et Chaussées sont confrontés à une longue liste de projets de plus en plus urgents et de plus en plus coûteux tels que des pistes d’aéroports dégradées, des routes déformées et même une masse de matériaux de près de deux kilomètres de longueur qui glisse le long d’une pente et menace une route.
Une étude publiée par les Proceedings de l’Académie Nationale des Sciences en 2016 a estimé que les impacts climatiques sur les infrastructures publiques en Alaska s’élèveront à environ 5 milliards de dollars d’ici la fin du siècle.
Parmi les projets les plus urgents, il y a une piste d’aéroport en très mauvais état à Point Hope, dans le nord-ouest de l’Alaska. Au cours des cinq dernières années, l’Océan Arctique a rogné une quinzaine de mètres de la zone de sécurité – nécessaire en cas d’urgence – à l’extrémité de la piste. Les travaux de réparation devraient coûter 17 millions de dollars et se terminer d’ici 2020.
Un autre exemple d’érosion concerne la rivière Noatak qui menace la piste de la bourgade du même nom. L’érosion, due à la fonte du pergélisol, commence à ronger la route qui conduit à l’aéroport. Il est prévu de déplacer cet aéroport à environ 2,5 kilomètres d’ici 2020, pour un coût estimé à environ 25 millions de dollars.
Les températures plus chaudes ont accéléré le glissement d’une énorme masse de glace, d’eau, de rochers et d’arbres vers la Dalton Highway, une route de 666 kilomètres qui traverse le nord de l’Alaska. Elle a été construite pour servir de route d’approvisionnement pour l’oléoduc trans-Alaska en 1974 et est parallèle à ce dernier. La masse de matériaux de près de deux kilomètres de long glisse vers la route comme le ferait un glacier à raison d’environ 4,50 mètres par an. En 2017, cette masse se trouvait à moins de 30 mètres de la route. L’État a alors commencé à dévier une partie de la route et à la construire près de deux kilomètres de plus loin. Pendant la construction, les ouvriers ont installé une couche de matériau isolant, puis établi la route sur l’isolant afin de prévenir les impacts sur le permafrost et le garder à une température suffisamment basse pour qu’il ne fonde pas..
Source: Anchorage Daily News.

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As I put it many times before, the increase in temperatures and the ensuing melting of permafrost are causing heavy damage to roads and infrastructures in the Arctic, and more particularly in Alaska.

Alaska transportation engineers are facing a long list of increasingly urgent and costly public projects such as imperilled runways, warped roads and even a nearly two-kilometre-long mass of frozen debris sliding toward a highway.

A study published by the Proceedings of the National Academy of Sciences in 2016 estimated that climate impacts to public infrastructure in Alaska will total about $5 billion by century’s end.

Among the projects is an eroding runway in Point Hope in Northwest Alaska. The Arctic Ocean over the last five years has chewed off about 15 metres of safety area at one end, needed by planes for emergencies. The repair work is expected to cost $17 million and be done by 2020.

Another example of erosion is the Noatak River which is threatening the runway in Noatak. Erosion there, due to the thawing permafrost, is starting to eat away the road to the airport. The plan is to move that airport about 2.5 kilometres away, by 2020, at an estimated cost of about $25 million.

Warmer temperatures have accelerated the sliding of a giant mass of ice, water, rocks and trees toward the Dalton Highway. The nearly two-kilometre-long frozen debris lobe has been sliding toward the highway like a glacier at about 4.5 metres annually. In 2017, it was within 30 metres of the road. The State last year began moving a nearly 2-kilometre-long section of highway farther away from the debris lobe. During construction, workers put insulation down, then built the road on top of the insulation in order to prevent impacts to the permafrost, to help keep it colder.

Source: Anchorage Daily News.

Recherches sur l’impact du dégel du permafrost sur le réseau routier en Alaska (Photos: C. Grandpey)