Eruption du Hunga Tonga-Hunga-Ha’apai : pas d’effet sur la température terrestre // No impact on Earth’s temperature

Les scientifiques viennent de confirmer que l’éruption sous-marine du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en janvier 2022 n’affectera pas le climat de la Terre malgré la présence de nuages de cendres de dizaines de kilomètres de hauteur dans l’atmosphère (voir ma note précédente à ce sujet),
De puissantes éruptions volcaniques provoquent parfois un refroidissement à court terme de la planète, mais ce ne sera pas le cas avec le récent événement dans l’archipel des Tonga.
Une nouvelle étude confirme en effet les estimations précédentes. Elle indique que l’effet de refroidissement du Hunga Tonga ne dépasserait pas 0,004 ° C dans l’hémisphère nord et 0,01 ° C dans l’hémisphère sud, ce qui est encore moins que certaines estimations précédentes.
La clé de l’impact d’une éruption volcanique sur la température de la Terre est la quantité de dioxyde de soufre (SO2) qui a été émise par le volcan. En effet, dans l’atmosphère, le gaz forme des particules d’aérosol qui font obstacle à la lumière du soleil, avec diminution de la quantité d’énergie qui entre dans le système terrestre. Par exemple, l’éruption du Pinatubo en 1991 a entraîné un refroidissement d’environ 0,6°C qui a duré près de deux ans. La différence avec l’éruption aux Tonga, c’est que les cendres rejetées dans l’air par le Pinatubo contenaient environ 50 fois plus de dioxyde de soufre.
Source : space.com.

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Scientists have just confirmed that the Hunga Tonga submarine eruption in January 2022 will not affect Earth’s climate despite sending clouds of ash dozens of kilometers high into the atmosphere (see my previous post about this topic),

Powerful volcanic eruptions sometimes cause short-term cooling of the planet, but this won’t be the case of the recent Tonga event.

A new study confirms previous estimates, stating that the cooling effect of Hunga Tonga could range from just 0.004°C in the northern hemisphere to 0.01°C in the southern hemisphere, which is even less than some of the previous estimates expected.

The key to the impact of a volcanic eruption on the Earth’s temperature is the amounrt of sulfur dioxide (SO2) that has been emitted by the volcano. Indeed, in the atmosphere the gas forms aerosol particles, which deflect sunlight, thus decreasing the amount of energy that enters the Earth’s system. For example, the 1991 explosive eruption of Mount Pinatubo produced a cooling of about 0.6°C that lasted for nearly two years. The difference with the Tonga eruption is that the ash spewed into the air by Mount Pinatubo contained about 50 times as much sulfur dioxide.

Source: space.com.

Effet de l’éruption du Pinatubo sur l’atmosphère (Source : Wikipedia)

La cendre volcanique du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s volcanic ash (Hawaii)

Dans son dernier article de la série «Volcano Watch», le HVO examine les effets et les dangers de la cendre volcanique émise lors de la dernière éruption du Kilauea. Au cours d’une éruption, les concentrations de dioxyde de soufre (SO2) dans l’air revêtent une grande importance car elles sont étroitement liées aux émissions de lave. Cependant, l’émission considérable de cendre volcanique lors de l’éruption du Kilauea en 2018 a suscité des inquiétudes quant aux impacts potentiels sur les zones sous le vent.
Lors d’une éruption, les réactions chimiques qui se produisent entre la cendre volcanique et le panache riche en SO2 provoquent des dépôts de couches de sels à la surface des particules de cendre. Elles contiennent toute une gamme de composants solubles. Au contact de l’eau, que ce soit lors des retombées de cendre dans les bassins de captage d’eau potable ou lorsque la pluie s’abat sur la cendre, les composants solubles sont lessivés. Cela peut avoir un impact positif sur les activités humaines et agricoles (si les cendres apportent des éléments nutritifs) ou bien un effet négatif (si la cendre libère des éléments potentiellement toxiques, telles que le fluor).
La composition de la couche d’éléments à la surface de la cendre peut être mesurée en laboratoire par des expériences de lixiviation, une technique d’extraction de produits solubles par un solvant, et notamment par l’eau. Dans le cas de la cendre volcanique, la lixiviation consiste à mélanger des échantillons récents avec de l’eau extrêmement pure et à mesurer l’évolution de la chimie de l’eau. Les résultats des mesures en laboratoire peuvent ensuite être mis en parallèle avec la quantité de cendre retombée au sol afin d’évaluer son impact potentiel sur les ressources en eau, l’agriculture et la santé humaine. Si la couche de cendre présente un danger, des actions de protection appropriées peuvent être envisagées.
L’USGS a collecté et analysé près de 30 échantillons de cendre émise lors d’effondrements au sommet du Kilauea en 2018. Toutes ces données sont consultables en ligne auprès de l’USGS.
La contamination de l’eau potable par le fluor est une préoccupation majeure pour la santé humaine. La bonne nouvelle, c’est que les dernières retombées de cendre du Kilauea n’ont pas déposé suffisamment de fluor sur les systèmes de captage d’eau potable pour causer des effets néfastes sur la santé. En fait, les analyses ont révélé des concentrations au moins dix fois inférieures au niveau maximal fixé par l’Environmental Protection Agency (EPA). La concentration de fluor dans la cendre émise pendant la dernière éruption du Kilauea est inférieure à 100 milligrammes par kilogramme. Ce chiffre est inférieur à la moyenne pour les autres éruptions dans le monde (129 mg par kg de cendre).
Les échantillons de cendre recueillis lors de la dernière éruption du Kilauea contiennent beaucoup de soufre, avec des concentrations dépassant tout ce qui a été mesuré lors d’éruptions volcaniques dans le monde. Cela n’est guère surprenant, au vu des émissions considérables de SO2 pendant l’éruption du Kilauea. Certains échantillons de cendre contenaient près de 25 000 milligrammes de soufre par kilogramme de cendre, ce qui correspond à plus de 2 cuillerées à café de soufre natif pour 450 grammes de cendre. L’impact de ce soufre sur l’eau potable à Hawaii ne concerne que son aspect visuel et n’affecte que le goût. Les concentrations étaient toujours inférieures au niveau maximum déterminé par l’EPA, malgré la quantité remarquable de soufre à la surface de la cendre.
Seuls le manganèse, l’aluminium et le fer ont été mesurés sur la cendre à des concentrations pouvant atteindre les seuils définis par l’EPA et provoquer un goût et une couleur indésirables de l’eau. Cependant, les concentrations ne constituent pas une menace pour la santé.
Bien que le danger pour l’homme soit faible, l’ingestion de grandes quantités de soufre peut entraîner des carences nutritionnelles chez les animaux en pâturage, et l’exposition au fluor peut entraîner l’érosion des dents, affecter les os et générer d’autres anomalies de croissance. En conséquence, le département d’agriculture tropicale et de ressources humaines de l’Université d’Hawaï a formulé des recommandations sur la protection du bétail.
Source: HVO.

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In its latest “Volcano Watch” article, HVO examines the effects and dangers of volcanic ash during Kilauea’s last eruption. During an eruption, a great importance is given to the sulphur dioxide (SO2) concentrations in the air because they are closely linked with lava emissions. However, vigorous volcanic ash production during the 2018 eruption of Kilauea raised new concerns about potential impacts for downwind communities.

During an eruption, chemical reactions that occur between volcanic ash and the SO2-rich plume form salt coatings on the surfaces of ash particles. These coatings contain a wide range of soluble components. Upon contact with water, either through ash falling into water catchments or by rain falling on ash, the soluble components are washed from the ash. This can impact human and agricultural activities, both positively (if ash supplies nutrient elements) and negatively (if ash releases potentially toxic species, such as fluoride).

The composition of the ash coating can be measured in the laboratory through ash leaching experiments. This is performed by mixing samples of freshly erupted volcanic ash with ultrapure water and measuring the change in the water chemistry. The results from the laboratory measurements can then be scaled with the amount of ashfall to evaluate the potential impact on water resources, agriculture, and human health. If the ash coating poses a hazard, then appropriate protective actions can be communicated.

USGS collected and analyzed almost 30 ash samples produced by collapse events at the summit of Kilauea in 2018. All data are available online from the USGS.

Contamination of drinking water by fluoride is of primary concern for human health. Some good news is that recent ashfall at Kilauea did not contribute sufficient fluoride to water catchment systems to cause adverse health effects. In fact, it was determined to be at least ten times lower than the maximum contaminant level (MCL) goal set by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA). The concentration of fluoride on ash from the recent activity of Kilauea is below 100 milligrams of fluoride per kilogram of ash. This is lower than the average for other eruptions worldwide (129 mg per kg of ash).

Ash samples collected during the last Kilauea eruption contain a tremendous amount of sulphur, exceeding anything measured at previous eruptions from volcanoes around the world. This may not be surprising given the massive output of SO2 throughout Klauea’s eruption. Some of the Kilauea ash samples had nearly 25,000 milligrams of sulphur per kilogram of ash, which is over 2 teaspoons of native sulphur for every pound of ash. The impact of this sulphur on drinking water in Hawai‘i is largely aesthetic, affecting taste only. Concentrations were still below the EPA maximum contaminant level, despite the remarkable amount of sulphur on the ash surfaces.

Only manganese, aluminum, and iron were measured on the ash at concentrations that may reach defined EPA thresholds for causing undesirable taste and colour of water. However, the concentrations are not a threat to health.

Although the hazard to humans is low, grazing animals can experience nutritional deficiencies from ingesting high amounts of sulphur, and fluoride exposures can result in the erosion of teeth, loss of bone, and other growth abnormalities. Accordingly, recommendations for protecting livestock were issued by the University of Hawaii’s College of Tropical Agriculture and Human Resources.

Source: HVO.

Retombées de cendre sur l’Etna (Photo: C. Grandpey)

Emissions de SO2 sur le Kilauea (Photo: C. Grandpey)

Les émissions de SO2 du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s SO2 emissions (Hawaii)

Comme je l’ai déjà indiqué à plusieurs reprises, les gaz volcaniques – le dioxyde de soufre (SO2) en particulier – posent des problèmes sanitaires dans la zone où les fissures éruptives se sont ouvertes. Le HVO explique que lorsque le magma est dans les profondeurs de la Terre, le gaz reste dissous car il est soumis à une forte pression. Cette pression diminue à mesure que le magma monte vers la surface et le gaz parvient alors à s’échapper en formant des bulles dans le magma liquide. Le processus est semblable à ce qui se passe quand on ouvre une bouteille d’eau gazeuse. Il y a en général une augmentation des émissions de SO2 juste avant que la lave atteigne la surface car le gaz s’échappe du magma pendant son ascension.
Les capteurs embarqués à bord du satellite Suomi NPP de la NASA ont pu détecter les premiers signes d’activité sur le Kilauea. Les images ci-dessous montrent des concentrations élevées de SO2 le 5 mai, quelques jours après l’ouverture des nouvelles fractures.
Le graphique en dessous met en évidence la variabilité des émissions de SO2 – observée par les capteurs à bord du satellite – entre janvier et mai 2018.
L’interprétation des données satellitaires concernant le SO2 pour des événements tels que l’éruption actuelle est compliquée car il existe plusieurs sources de SO2 qui se mélangent pour former le panache volcanique. Le Kilauea possède plusieurs sources d’émissions de SO2: la caldeira sommitale, le cratère du Pu’u ‘O’o sur l’East Rift Zone, et maintenant le nouveau site éruptif dans les Leilani Estates. Il est souvent très difficile de distinguer les panaches individuels en provenance de ces sources avec la résolution spatiale proposée par le satellite. Malgré tout, il semble y avoir une augmentation globale qui coïncide avec la dernière activité.
Un autre capteur satellitaire – l’ Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) – radiomètre installé sur le satellite Terra de la NASA, a détecté des émissions de SO2 le 6 mai 2018 (voir image ci-dessous) Quand le satellite a survolé Hawaii, la principale source de SO2 semblait provenir de l’Halema’uma’u au sommet du Kilauea, mais un panache important s’étirait aussi au sud-ouest des fractures dans les Leilani Estates. Jusqu’à présent, les alizés ont poussé les nuages de SO2 vers le large, mais Hilo et d’autres localités au nord-ouest des Leilani Estates pourraient voir la qualité de l’air se dégrader si les alizés faiblissaient.
Source: USGS / HVO.

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As I put it several times before, volcanic gases – sulphur dioxide (SO2) above all – poses health problems in the area where the eruptive fissures have opened. HVO explains that when magma is deep underground, the gas remains dissolved because of the high pressure. However, pressure diminishes as magma rises toward the surface, and gas comes out, forming bubbles in the liquid magma. The process is similar to what happens when a bottle of soda is opened. There is usually an increase in SO2 output right before lava reaches the surface, as the gas escapes from the ascending magma.

Sensors onboard the Suomi NPP satellite have begun to detect signs of activity at Kilauea. The images below show elevated concentrations of SO2 on May 5th, a few days after the new fissures opened up.

The chart below underscores the significant natural variability in SO2 emissions as observed by the sensors onboard the satellite between January and May 2018.

Interpreting the satellite SO2 data for events like the current eruption is complicated because there are multiple SO2 sources that combine to form the volcanic plume. Kilauea volcano has several sources of SO2 degassing: the summit caldera; the Pu’u ‘O’o vent on the East Rift Zone; and now the new eruption site in Leilani Estates. It can be very hard to distinguish individual ‘plumes’ from these SO2 sources with the spatial resolution that we have from the satelite, but there seems to be an overall increase that coincides with the latest activity.

Another satellite-based sensor – the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) on NASA’s Terra satellite – observed SO2 emissions on May 6th, 2018 (see image below) When ASTER passed over Hawaii, the largest source of SO2 appeared to be coming from Kilauea’s summit crater, but there was also a sizable plume streaming southwest from the fissures in Leilani Estates. So far, trade winds have pushed the toxic gas offshore, but Hilo and other communities northwest of Leilani Estates could see air quality deteriorate if the trade winds weaken.

Source : USGS / HVO.

Emissions de SO2 sur le Grande Ile d’Hawaii entre le 30 avril et le 5 mai 2018

(Source: USGS)

Variations des émissions de SO2 entre le 1er janvier et le 5 mai 2018 (Source : USGS)

Image satellite acquise le 6 mai 2018 (Source : NASA)

Ambae (Vanuatu)

L’automne dernier, Ambae a fait la une des journaux lorsque près de 13 000 personnes ont dû être évacuées suite à des éruptions de plus en plus violentes. J’ai écrit plusieurs articles entre septembre et novembre 2017 pour expliquer ce qui se passait au Vanuatu. L’activité s’est calmée au bout de quelques semaines et les gens ont pu retourner chez eux. Après le mois de novembre, l’activité éruptive s’est stabilisée, avec quelques panaches de vapeur et de cendre en provenance du Lac Voui dans la caldeira.
Dans le magazine Discover, Erik Klemetti, professeur de sciences de la Terre à l’Université Denison, indique qu’à partir de la mi-mars 2018, l’activité volcanique s’est de nouveau intensifiée. La cendre émise par les éruptions est retombée sur les zones habuitées et agricoles, contaminant l’eau et devenant un danger potentiel pour les personnes revenues vivre sur l’île.
Ces nouvelles éruptions ont également marqué un changement car elles est ont émis plus de cendre que celles de l’automne 2017. Il a de nouveau été conseillé à la population d’évacuer l’île en raison de cette nouvelle activité qui s’ajoutait à des inondations majeures causées par un cyclone.
Bien que les éruptions observées depuis la mi-mars 2018 n’aient pas fait l’objet d’articles de presse comme celles de l’automne 2017, elles ont pourtant eu des conséquences plus significatives. Un volumineux panache de dioxyde de soufre (SO2) émis par Ambae au début du mois d’avril était visible sur l’imagerie de l’OMI (Ozone Monitoring Instrument) embarqué sur le satellite Aura de la NASA. L’éruption survenue le 5 avril a probablement émis les plus grandes quantités de SO2 depuis l’éruption du Calbuco au Chili en 2015. L’événement n’a pas été relaté par les médias, probablement parce qu’il semble avoir eu lieu pendant la nuit, mais il a produit des quantités considérables de cendre chargées de SO2 qui ont atteint 6 kilomètres de hauteur. Le 8 avril, le panache de SO2 émis par l’éruption s’étendait depuis la côte orientale de l’Australie jusqu’à Tahiti.
C’est bien connu, le dioxyde de soufre est l’un des principaux gaz émis par les volcans. S’il atteint la stratosphère – à environ 15 000 mètres à la latitude du Vanuatu – il peut se propager rapidement et refroidir la basse atmosphère, niveau où le SO2 est converti en particules de sulfate qui réfléchissent ou absorbent le rayonnement solaire. Si elles se rapprochent du sol, elles peuvent provoquer des pluies acides qui endommagent les cultures, comme cela a été observé à Ambae lors de la nouvelle activité éruptive.
Le niveau d’alerte à Ambae est maintenu à 3, avec une zone d’exclusion de 3 kilomètres autour du lac dans la caldeira sommitale qui est le siège des éruptions.
Source: Discover Magazine.

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During the last autumn, Ambae made headlines after almost 13,000 people had to be evacuated due to the increasingly violent eruptions. I wrote several posts between September and November 2017 to explain what was happening in Vanuatu. The activity subsided after a few weeks and people were able to return to their homes. Since November of last year, the volcano settled down, producing minor steam-and-ash plumes from the summit caldera lake, Lake Voui.

In the Discover magazine, Erik Klemetti, a professor of Geosciences at Denison University, explains that, starting in mid-March 2018, the volcano became more restless again. Ash from eruptions fell on residential and agricultural regions, contaminating water and potentially becoming a real hazard for the people who had come back to live on the island again.

These new eruptions marked a change as they became more ash-rich, explosive events versus the types that occurred in the fall of 2017.  There were calls for renewed evacuations of the island’s residents due to this new bout of activity, along with some major flooding caused by a cyclone.

Although the eruptions that have been observed since mid-March 2018 have not made the news like the ones in the autumn 2017, they might be even more significant. A large sulphur dioxide (SO2) plume emitted from Ambae in early April could be seen on the imagery from the Ozone Monitoring Instrument (OMI) onboard NASA’s Aura satellite. The eruption that occurred on April 5th may have emitted the largest quantities of SO2 since the 2015 eruption at Calbuco in Chile. This event was not related by the media because it seems to have happened at night, but it produced significant ash during one of these eruptions. The SO2-laden ash columns earlier in the week reached as high as 6 kilometres. By April 8th, the SO2 plume from the eruption was spreading from the eastern coast of Australia to Tahiti.

Sulphur dioxide is one of the major gases emitted by volcanoes. If it reaches the stratosphere, about 15,000 metres at the latitude of Vanuatu, then it can be spread rapidly and has the potential for cooling the lower atmosphere as SO2 is converted to sulphate particles that reflect or absorb solar radiation. If it gets closer to the ground, it may cause acid rain which is damaging to crops, as has been reported at Ambae during the new eruptive activity.

The alert level at Ambae is kept at 3, with a 3-kilometre exclusion zone around the summit caldera lake, where the eruptions are located.

Source: Discover Magazine.

Vue satellitaire du panache de cendre d’Ambae le 27 mars 2018 (Source : NASA)