Étiquette : tilt

18 mai 1980, le jour où le Mont St Helens a explosé (1ère partie) // May 18th, 1980, the day when Mount St Helens exploded (part 1)

Avril 1980, les jours d’avant.

Le 18 mai 2020 marquera le 40ème anniversaire de l’éruption cataclysmale du Mont St Helens en mai 1980. Dans un article récent, l’US Geological Survey (USGS) explique le travail effectué par les volcanologues américains pendant les jours qui ont précédé l’événement.
Il y a quarante ans, aucun scientifique de l’USGS n’était formé à la surveillance de tous les types de volcans actifs. Le travail se limitait à l’observation des éruptions du Kilauea et du Mauna Loa à Hawaï; et les volcanologues n’avaient jamais étudié sur le terrain les volcans composites qui s’alignent le long de la Chaîne des Cascades. De plus, les instruments n’étaient pas aussi performants que ceux utilisés aujourd’hui. Les ordinateurs n’étaient pas répandus et les observations par satellite se comptaient sur les doigts de la main.
Début avril, un renflement avait été observé sur le flanc nord du Mont St Helens ; les glaciers se fracturaient sous sa poussée et un cratère s’était formé à l’arrière de cette bosse qui gonflait en direction du nord. Le phénomène était inquiétant, mais les scientifiques ne savaient pas s’il s’agissait d’un événement superficiel ou le signe d’une déformation plus profonde et plus grande ampleur qui pourrait se développer au-delà du volcan.

Crédit photo: USGS

Pour répondre à cette question, le personnel de l’USGS sur le terrain au mois d’avril 1980 a utilisé le Spirit Lake, alors encore recouvert de glace au nord du volcan, comme inclinomètre à liquide. Les scientifiques ont cloué des repères en bois sur des souches d’arbres ou des embarcadères autour du lac. Grâce à des rotations d’hélicoptères, ils ont relevé les niveaux d’eau sur six sites pendant environ 20 minutes et calculé les différences. La répétition des mesures jusqu’à la fonte de la glace à la mi-avril n’a montré aucune variation significative de niveau.

Vue du Spirit Lake avec le Mont St Helens à l’arrière-plan (Photo: C. Grandpey)

Les scientifiques ont alors commencé à se concentrer les mesures de déformation sur le renflement apparu sur le versant nord du Mont St Helens. La surface plane du parking du terrain de camping Timberline, situé juste au nord-est du renflement, était parfaite pour mesurer l’inflation, en utilisant une méthode mise au point par le HVO à Hawaii. Des clous ont été enfoncés dans la chaussée aux extrémités d’un triangle d’environ 10 m de côté. Ils ont servi de points de repères pour déterminer les variations d’élévation relatives. Des mesures répétées, souvent pendant des tempêtes de neige, ont révélé les variations d’élévation du sol. Sept relevés entre le 30 mars et le 30 avril ont montré une inclinaison globale environ 2 microradians par jour à bonne distance du renflement. Cette petite variation d’inclinaison était une preuve supplémentaire que la déformation était concentrée sur le renflement proprement dit.

Mesure du tilt (inclinaison) au parking du camping de Timberline (Crédit photo: USGS)

D’importantes inclinaisons de plusieurs dizaines de microradians pendant seulement quelques minutes se superposaient à l’inclinaison globale. Le parking oscillait d’avant en arrière, probablement sous l’effet du mouvement saccadé du renflement sur le flanc du volcan. Pour fournir des données d’inclinaison en continu, des inclinomètres électroniques ont été installés fin avril. Cependant, des problèmes techniques et l’instabilité du sol à cause du dégel ont limité leur utilisation.
Il devenait évident qu’un télémètre électronique – Electronic Distance Meter (EDM) – était indispensable pour mesurer le renflement sur le flanc du volcan. Les EDM performants étaient coûteux et difficilement disponibles à cette époque. Un tel instrument était disponible à la Smithsonian Institution et un prêt a été conclu. Les mesures ont commencé le 20 avril 1980.
Les mesures EDM ne sont pas simples. Un EDM suppose l’installation d’une cible qui réfléchit un rayon laser vers l’instrument.

Normalement, des prismes en verre coûteux sont utilisés, mais tout ce qui devait être installé sur le renflement devait être bon marché. L’USGS a opté pour des réflecteurs routiers en plastique qui ont été vissés sur une planche qui a été ensuite boulonnée sur un panneau en acier enfoncé dans le sol à des emplacements situés sur et  près du renflement, et accessibles par hélicoptère. A l’aide de ces cibles de fortune, de l’EDM et d’un théodolite optique à l’ancienne, les scientifiques de l’USGS ont pu mesurer la progression du renflement qui atteignait jusqu’à 1,5 m par jour. Ils ont pu aussi définir les limites du renflement et obtenir des données fiables.
Source: USGS.

———————————————-

April 1980, the days before the event.

May 18th, 2020 will mark the 40th anniversary of the powerful Mt St Helens eruption in May 1980. In a recent article, the U.S. Geological Survey (USGS) explains the work they had to do during the days that preceded the event.

Forty years ago, no scientists in the USGS and academia were adept at monitoring all types of active volcanoes. Their expertise came from the observations of eruptions on Kilauea and Mauna Loa in Hawaii; they had never worked on the steep composite volcanoes that dominate the Cascade Range. Equipment was remedial by today’s standards, computers were not in general use, and satellite observations were limited.

By early April, a growing bulge had appeared high on the north flank of the volcano (see image above), cracking glaciers and leaving a crater behind as it moved northward. This phenomenon was alarming, but scientists did not know whether it was a shallow feature or only the tip of deeper, larger deformation that might reach beyond the volcano.

To answer this question, USGS staff in April used ice-covered Spirit Lake (see image above) north of the volcano as a large liquid tiltmeter. They nailed wooden yardsticks to tree stumps or dock piers around the lakeshore where open water was present. Using helicopter hops, they read water levels at six sites in about 20 minutes and calculated their differences. Repeat measurements until the ice melted in mid-April showed no change.

The scientists could thus focus deformation measurements on the bulge itself. The flat parking lot at Timberline campground just northeast of the bulge was perfect for measuring tilt, using a method developed at HVO (see photo above). They drove nails into the pavement at the tips of a triangle about 10 m on a side and leveling determined their relative elevations. Repeated leveling, often during snowstorms, found changes in elevation caused by tilting ground. Seven levelings (March 30th – April 30th) showed an overall tilt away from the bulge at about 2 microradians per day. This small tilt was further evidence that deformation was concentrated in the bulge itself.

Huge tilts of tens of microradians lasting only a few minutes were superimposed on the overall tilt. The parking lot was swaying back and forth, probably because of jerky movement of the bulge itself. To provide continuous tilt data, electronic platform tiltmeters were installed in nearby areas in late April. However, instrument problems and sites made unstable by thawing ground limited their use.

It became clear that there was the need for an electronic distance meter (EDM) to make measurements of the bulge itself. Powerful EDMs were expensive and not readily available. An instrument was located at the Smithsonian Institution and a loan was arranged. Measurements began on April 20th, 1980. EDM measurements were not straightforward. An EDM requires a target that reflects a laser back to the instrument (see principle above). Normally, costly glass prisms were used, but anything on the bulge had to be cheap. HVO opted for plastic highway reflectors that were screwed to a board which was bolted onto a steel signpost driven into the ground at helicopter-accessible sites on and near the bulge. These makeshift targets, the loaned EDM, and an old-fashioned optical theodolite allowed USGS scientists to measure bulge movement of up to 1.5 m per day, define the limits of the bulge, and otherwise obtain reliable data.

Source : USGS.

L’affaissement du sommet du Kilauea (Hawaii) // The slumping of Kilauea’s summit (Hawaii)

Depuis le début de l’éruption le 3 mai 2018, toutes les mises à jour du HVO concernant le sommet du Kilauea sont identiques: « L’affaissement de la lèvre et des parois de l’Halema’uma’u se poursuit en parallèle avec la déflation continue du sommet. » Cet affaissement est confirmé par les informations fournies par les inclinomètres et les stations GPS. Il faut noter que le cratère du Pu’uo’o s’affaisse de la même manière.

En raison de l’effondrement de la zone sommitale, l’USGS a perdu la station GPS North Pit (NPIT) qui était située en bordure du cratère de l’Halema’uma’u. Le 17 juin, l’USGS a indiqué que la station NPIT avait chuté de 90 mètres depuis la mi-mai. Elle n’est plus en mesure de transmettre des données, mais deux autres stations GPS ont été installées pour que les données continuent à être enregistrées. La station GPS a commencé à chuter à la mi-mai, avec une accélération le 8 juin. Elle se trouvait sur le plancher de la caldeira, et quand celle-ci s’est affaissée, la station est tombée dans le cratère tout en continuant à enregistrer des données. La fonction principale de cet équipement est d’enregistrer des données et il est probable qu’il continue à les enregistrer, même s’il ne peut pas les transmettre.
Source: USGS.

—————————————

Since the beginning of the eruption on May 3rd, 2018, all the HVO’s updates about the summit area of Kilauea Volcano are the same: “Inward slumping of the rim and walls of Halema’uma’u continues in response to ongoing subsidence at the summit.” This is confirmed by the information provided by the tiltmeters and the GPS stations. It should be noticed that the Pu’uo’o crater has been subsiding in the same way.

Due to the collapse of the summit area, USGS has lost the North Pit (NPT) GPS station which was situated along the rim of Halema’uma’u Crater. On June 17th, USGS indicated that NPIT had dropped 90 metres since mid-May. It is now no longer able to transmit data, but two other GPS units were put in place so that data would not go unrecorded. Although the device had been moving downward for more than a month, it really picked up speed on June 8th. It had been on the floor of the caldera, and when that dropped, the NPIT fell into the crater while recording data. The device’s goal is to record data about crater collapse and it is likely still recording that data even if it can’t transmit it.

Source: USGS.

Source: USGS / HVO

Emplacement de la station GPS perdue par l’USGS (Source: USGS)

Un grand basculement a refaçonné la surface de la planète Mars // Great tilt gave Mars a new face

drapeau-francaisUne nouvelle étude parue dans la revue Nature et mise en ligne le 2 mars 2016 révèle que l’émergence du dôme de Tharsis a déplacé les tropiques d’origine de la planète Mars et peut-être donné naissance à la planète froide, sèche et morte que nous connaissons aujourd’hui. Avec 5000 kilomètres de diamètre et plus de 10 kilomètres d’épaisseur, Tharsis Montes est le plus grand complexe volcanique connu dans le système solaire. L’énorme effusion de lave qui l’a créé il y a entre 4,1 et 3,7 milliards d’années a chamboulé la planète toute entière. Ce n’est pas l’axe de rotation de Mars qui a bougé (phénomène que l’on appelle variation de l’obliquité) mais les parties externes (manteau, croûte) qui ont tourné par rapport au noyau ! Ce phénomène avait été prédit théoriquement, mais jamais encore démontré.
On pensait jusqu’alors que, sous son poids énorme, le dôme volcanique de Tharsis avait fait se courber la croûte de la planète et dicté la direction empruntée par les rivières martiennes qui se sont formées par la suite. Toutefois, la nouvelle étude suggère que les rivières et leurs réseaux de vallées se sont formés en premier lieu et se sont concentrés le long de l’équateur. L’émergence du dôme de Tharsis a fait basculer la planète à un tel point que, si cela se produisait sur Terre, Paris se retrouverait au-dessus du pôle nord magnétique, situation qui aurait des effets catastrophiques sur le climat et sur l’eau.
Il y a huit ans, un chercheur français a remarqué que les réseaux de vallées qui se sont formés il y a entre 4 et 3 milliards d’années étaient réparties presque comme dans un cercle, mais avec une certaine inclinaison au niveau de l’équateur. Le scientifique et ses collègues ont calculé la position des pôles martiens avant Tharsis, et sont arrivés à la conclusion que le cercle aurait suivi l’équateur. Ils ont également cherché des preuves d’un climat polaire dans la région supposée des pôles. L’ancien pôle nord se trouve dans une région avec une grande quantité de glace qui pourrait correspondre à une ancienne calotte polaire, et il existe également des preuves de présence d’eau au niveau de l’ancien pôle sud.
Selon les chercheurs, la logique voudrait que les rivières fussent déjà en place avant la formation de la région de Tharsis. Il se peut aussi qu’elles se soient mises en place en même temps, peut-être sous l’effet de chutes de pluie ou de neige pendant l’activité de l’énorme édifice volcanique.
Le prochain objectif des chercheurs sera d’étudier comment ce chambardement au niveau de la croûte de Mars a pu contribuer à la perte de l’eau et de l’air sur la planète. Au début de son existence, Mars a pu avoir des tropiques où régnait un climat chaud et humide, tout comme la Terre maintenant. Mais à un moment donné, la planète a perdu l’atmosphère épaisse qui la protégeait, et une grande partie de l’eau a disparu au même moment. Une chose est certaine : le basculement des pôles s’est produit lorsque l’eau et l’atmosphère ont disparu ou étaient en train de disparaître.
Vous trouverez une étude plus détaillée sur le site du CNRS : http://www2.cnrs.fr/en/2719.htm

———————————

drapeau-anglaisA new study in the journal Nature and published online on March 2nd 2016 reveals that the emergence of a huge mount of molten rock jostled the Red Planet’s early tropics out of position, and may have helped usher in the cold, dry and dead version of the planet we know today. That massive bulge of volcanic rock is called the Tharsis region. At 5000 kilometres across and more than 10 kilometres thick, it is the largest known volcanic complex in the solar system. When huge outpourings of lava between 4.1 and 3.7 billion years ago created it, it deformed the entire planet.
It was thought that Tharsis bent the planet’s crust and dictated the direction of Martian rivers, which formed later. But a new research suggests that the rivers and their valley networks formed first, and were concentrated along the equator. The formation of Tharsis tilted the planet around so much that, if it happened on Earth, Paris would sit atop the magnetic north pole – a rearrangement that would have wild, catastrophic effects on the climate and water.
Eight years ago, a French researcher noticed that valley networks that formed between 4 and 3 billion years ago were arranged almost as if they were in a circle, but tilted a bit from the equator. The scientist and his colleagues calculated where Mars’s poles would have been before Tharsis, and worked out that the circle would have followed the equator. They also looked for evidence of a polar-like climate at what would have been the poles. The “paleo” north pole is in a region with a large amount of ice, possibly corresponding to an ancient polar ice cap, and there is evidence of water at the ancient south pole as well.
They conclude that the placement of the rivers makes the most sense if they were in place before the Tharsis region formed, or if they were forming concurrently – maybe even by rainfall or snowfall happening as the enormous volcanic structure was active.
The next goal is studying how this crustal shifting might have contributed to Mars’s loss of water and air. As a young planet, Mars may have had warm, wet, and humid tropics at its equator just like Earth does now. But at some point, it lost is thick protective atmosphere, and much of the water went with it. What is certain is that the true polar wander occurred when the water and atmosphere disappeared or was disappearing.
You will find e more detailed study on the CNRS website : http://www2.cnrs.fr/en/2719.htm

Mars

Chronologie du basculement des pôles de Mars, d’après la dernière étude.

Kilauea (Hawaii / Etats Unis)

drapeau francaisL’éruption du Kilauea continue, aussi bien au sommet que sur l’East Rift Zone. Au sommet, la sismicité a retrouvé un niveau normal. Le tiltmètre montre actuellement une tendance au dégonflement de l’édifice après avoir connu un épisode inflationniste il y a quelques jours. Comme d’habitude, le lac de lave de l’Halema’uma’u réagit à cette évolution. Son niveau se situe à environ 75 mètres sous le plancher du cratère.

Le tiltmètre installé sur le flanc nord du Pu’uO’o ne révèle pas de changements majeurs et la sismicité se maintient à un niveau normal. Les images fournies par les webcams et les satellites montrent qu’une activité de surface avec plusieurs sorties de lave reste d’actualité à moins de 7 km au NE du Pu’uO’o.

Source : HVO.

 ———————————————

drapeau anglaisKilauea continues to erupt at its summit and on the East Rift Zone. Seismicity at the summit has gone back to background levels. The summit tiltmeter is currently showing a deflationary tendency, after an inflation episode a few days ago. As usual, the lava lake responds to these phenomena. Its surface lies approximately 75 metres below the floor of Halema`uma`u.
The tiltmeter on the north flank of Pu’uO’o continues to show no significant tilt, and seismicity rates are at background levels. Webcam images and satellite imagery continue to show surface flow activity from several breakouts in an area within 7 km NE of Pu’uO’o.

Source: HVO.

Halemau

Le lac de lave de l’Halema’uma’u vu par la webcam thermique du HVO.