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Les chambres magmatiques du Hunga Tonga Hunga-Ha’apai // Hunga Tonga Hunga-Ha’apai’s magma chambers

L’éruption du Hunga Tonga Hunga-Ha’apai, le 15 janvier 2022, a été l’une des plus puissantes de l’histoire de l’humanité. Elle a déclenché la foudre la plus intense jamais enregistrée et le premier méga-tsunami documenté depuis l’Antiquité. Aujourd’hui, les scientifiques découvrent encore fréquemment de nouveaux éléments sur cet événement et sa source.
Dans une étude récente publiée dans la revue Science Advances, des scientifiques expliquent avoir enfin cartographié l’immense système d’alimentation magmatique qui a donné naissance à cette méga éruption. Elle a été ressentie dans le monde entier, mais le contexte sous-marin du volcan a toujours déconcerté les scientifiques qui tentent de comprendre comment une explosion aussi violente a pu se produire.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont cartographié de légères variations de l’attraction gravitationnelle dans les eaux autour de l’île avant et après l’éruption et ils ont découvert que l’explosion était probablement alimentée par deux chambres magmatiques qui ont fusionné.
Les réservoirs magmatiques se trouvent à différentes profondeurs, entre 2 et 10 kilomètres sous le volcan et avaient probablement stocké une forte proportion de magma liquide avant l’éruption de 2022. Les chercheurs ont découvert que l’explosion a éjecté environ 30 % du magma – soit plus de 9 kilomètres cubes – stocké dans une chambre centrale peu profonde, ce qui a provoqué l’effondrement du plancher du volcan et la formation d’une caldeira de 850 mètres de diamètre. Lorsque la pression dans le réservoir central a chuté suite à l’explosion, le magma stocké dans un réservoir plus profond, au nord, a probablement traversé la croûte et reconstitué le réservoir central, ouvrant ainsi un chenal entre les deux chambres. On peut lire dans l’étude qu’il est également possible que du magma provenant d’une source riche en gaz, plus profonde dans la croûte terrestre, soit monté jusqu’à la chambre centrale, ce qui « pourrait aussi expliquer la violence de l’éruption de 2022 ».
Une troisième poche de magma, située au nord-ouest de la chambre centrale, semble déconnectée du système et ne pas avoir participé à l’éruption.
Il se pourrait que 26 kilomètres cubes de magma susceptibles d’alimenter une éruption soient encore stockés dans les deux principaux réservoirs situés sous le Hunga Tonga. Le magma susceptible d’être émis pendant une éruption est un magma en fusion à plus de 50 % et pauvre en solides cristallins.
Bien que l’étude donne un aperçu du système d’alimentation du volcan, elle ne montre pas ce qui a déclenché l’éruption du 15 janvier 2022. Les résultats gravimétriques ne permettent pas directement de déterminer le déclencheur de l’éruption, mais ils donnent « une idée de l’endroit et de la quantité de magma pouvant être encore stockée sous le volcan ».
Source : Live Science.

Diagramme montrant la réorganisation du système de stockage magmatique sous le Hunga Tonga Hunga-Ha’apai lors de l’éruption de 2022.

A diagram showing the reorganization of the magma storage system beneath Tonga’s Hunga volcano during the 2022 eruption.

Diagramme en taille réelle / Real size diagram :

https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/piayUQXUt8knRWzaAoUbf5.png

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The eruption of Hunga Tonga Hunga-Ha’apai volcano on January 15th, 2022 was one of thr most powerful in human history. It triggered the most intense lightning storm ever recorded and the first documented mega tsunami since antiquity. Today, scientists frequently discover new elements about this event and its source.

In a recent study published in the journal Science Advances, scientists explain they have finally mapped the huge magma plumbing system that gave birth to the record-breaking blast. It was felt worldwide, but the volcano’s underwater setting posed a challenge for scientists trying to understand how such a violent blast occurred.

In the new study, researchers have mapped slight variations in the pull of gravity in waters around the island before and after the eruption and found that the explosion was likely fed by two magma chambers that merged.

The magma reservoirs sit at different depths between 2 and 10 kilometers under the volcano and likely stored a high proportion of liquid magma before the 2022 eruption. The researchers found that the blast ejected roughly 30% of the magma – more 9 cubic kilometers – from a shallow central chamber, which caused the roof of the volcano to cave in and form an 850-meter caldera. As the pressure in the central reservoir dropped following the explosion, magma stored in a deeper reservoir to the north may have burst through the crust and replenished the central reservoir, opening up a channel between the two chambers. One can read in the study that it is also possible that magma from a gas-rich source deeper within Earth’s crust rose to the central chamber, which « may also explain the violence of the 2022 eruption. »

A third pocket of magma, located to the northwest of the central chamber, seems disconnected from the system.

Up to 26 cubic kilometers of eruptible magma could still be stored in the two main reservoirs beneath the Hunga Tonga volcano. Eruptible magma is defined as magma that is over 50% melt and low in crystal solids.

While the study revealed what fueled the volcano, it could not show what triggered the massive eruption. The gravity results do not directly allow to conclude on the eruption trigger, but they give »an idea of where and how much magma could be stored under the volcano. »

Source : Live Science.

Eruptions volcaniques, météo et climat // Volcanic eruptions, weather and climate

Suite à la publication de ma note sur l’éruption du Laki (Islande) en 1783, deux abonnés de mon blog m’ont demandé dans quelle mesure une éruption volcanique pouvait affecter la météo, voire le climat.
Lorsqu’un volcan entre en éruption, les volumineux panaches de cendres et de gaz envoyés dans l’atmosphère peuvent provoquer des variations de température à grande échelle et, à long terme, affecter les conditions météorologiques pendant plusieurs mois après une éruption. On a pu l’observer récemment avec les effets de l’éruption du volcan tongien Hunga Tong-Hunga Ha’apai. J’ai décrit les impacts de cette éruption dans plusieurs notes sur ce blog.

 

Panache éruptif du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (Source: NASA)

La conséquence la plus significative d’une éruption volcanique majeure est un refroidissement de la température, localement et même dans le monde entier, avec la présence d’importants nuages de dioxyde de soufre (SO2) dans la stratosphère. Ce phénomène a été observé après l’éruption du Pinatubo aux Philippines en 1991, avec un abaissement de la température mondiale. de quelques dixièmes de degrés (0,72°C) pendant plusieurs mois. Le nuage de SO2 du Pinatubo a été le plus important jamais observé dans la stratosphère depuis le début des observations par satellite en 1978. Il a probablement provoqué la plus grande perturbation par aérosols dans la stratosphère au 20ème siècle, même si ces perturbations ont probablement été moindres que celles provoquées par les éruptions du Krakatau en 1883 et du Tambora en 1815.

 

Panache éruptif et aérosols du Pinatubo (Source: Wikipedia)

Comme je l’ai écrit il y a quelques jours, l’éruption fissurale du Laki en Islande en 1783-1784 a libéré une énorme quantité de dioxyde de soufre, bien supérieure à celle émise par le Pinatubo (environ 120 millions de tonnes contre 20 millions de tonnes pour le volcan philippin). Bien que les deux éruptions aient été différentes en termes de durée et de style, le SO2 atmosphérique émis a provoqué un refroidissement du temps dans des proportions similaires, pendant des périodes de temps semblables, en Europe et en Amérique du Nord.

Lakagigar (Photo: C. Grandpey)

L’US Geological Survey affirme qu’une nouvelle éruption majeure de Yellowstone modifierait probablement les conditions météorologiques mondiales et aurait un impact sur la production agricole pendant de nombreuses années.

L’éruption du Tambora (Indonésie) en 1815 fut l’éruption la plus puissante enregistrée dans les temps historiques. Le nuage volcanique émis lors de l’événement a abaissé la température de la planète de 1,6°C. L’Europe et l’Amérique du Nord ont connu des températures plus basses que la normale tout au long de l’été 1816.

 

Caldeira du Tambora vue depuis l’ISS

On sait depuis longtemps que les volumineux nuages d’éruptions volcaniques, ou pyrocumulus, qui contiennent beaucoup de particules de cendres, peuvent produire des éclairs et des vortex – ou tourbillons de vent. Semblables aux nuages d’orages et leurs particules de glace, les nuages volcaniques contiennent des particules de cendre qui entrent en collision les unes avec les autres à grande vitesse. Ces collisions peuvent provoquer la séparation des charges dans les nuages et donner naissance à des éclairs.

Eclairs pendant l’éruption du Rinjani (Crédit photo: Wikipedia)

De plus, lors d’une éruption, les panaches peuvent également produire des événements météorologiques semblables à des tornades, mais qui ne sont pas de véritables tornades. L’air à l’intérieur du panache éruptif est si chaud et si léger qu’à mesure qu’il s’élève, il aspire davantage d’air du dessous. Au fur et à mesure que le vent éloigne le panache, davantage d’air est aspiré sur le côté, ce qui crée un vortex.

Vortex dans le cratère de l’Halema’umau ‘Source: HVO)

Il convient de noter que la poussière et le dioxyde de soufre provenant d’une éruption majeure peuvent également donner naissance à de spectaculaires couchers et levers de soleil car les particules diffusent la lumière à différentes longueurs d’onde. De tels événements ont inspiré des peintres célèbres comme Ashcroft et Turner qui ont peint les magnifiques couchers de soleil provoqués par l’éruption du Tambora en avril 1815.

Sunset (William Turner)

S’agissant du réchauffement climatique que nous connaissons actuellement, les volcans sont parfois tenus pour responsables, mais c’est faux. Selon l’USGS, toutes les études réalisées à ce jour sur les émissions volcaniques de CO2 indiquent que les volcans subaériens et sous-marins de la planète libèrent moins de 1 % du dioxyde de carbone actuellement rejeté par les activités humaines. Le dégazage volcanique global a été estimé entre 0,13 gigatonne et 0,44 gigatonne par an.

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Following the release of my post about the 1783 Laki eruption, two followers of my blog asked me how far a volcanic eruption can affect the weather or even the climate.

When a volcano erupts, the massive plumes of ash and gases sent high into the atmosphere can cause global temperature changes and, in the long term, affect weather for months after an eruption. This could be seen recently with the effects of the Hunga Tong-Hunga Ha’apai volcano in the Tonga archipelago. I have described the impacts of this eruption in several posts on this blog.

The most significant way a volcanic eruption can affect the weather is by cooling the temperature locally and worldwide with the giant clouds of sulfur dioxide sent into the stratosphere.This phenomenon was observed after the 1991 eruption of Mt Pinatubo in the Philippines which lowered the world temperature by a few tenths of degrees (0.72°C) for several months.The Pinatubo cloud was the largest SO2cloud ever observed in the stratosphere since the beginning of such observations by satellites in 1978. It caused what was probably the largest aerosol disturbance of the stratosphere in the 20th century, though probably smaller than the disturbances from eruptions of Krakatau in 1883 and Tambora in 1815.

As I put it a few days ago, the 1783-1784 Laki fissure eruption in Iceland released a huge amount more sulfur dioxide than Pinatubo (approximately 120-million tons vs. 20). Although the two eruptions were significantly different in length and style, the added atmospheric SO2 caused regional cooling of Europe and North America by similar amounts for similar periods of time.

The U.S. Geological Survey says another major Yellowstone eruption would probably alter global weather patterns and impact agricultural production for many years.

The eruption of the Tambora (Indonesia) in 1815 was the most powerful eruption recorded in history. The volcanic cloud emitted during the event lowered global temperatures by 1.6°C, and Europe and North America experienced cooler temperatures throughout the summer of 1816.

It is well known that massive volcanic eruption clouds, or pyrocumulus clouds with a lot of ash particles, can produce lightning and wind vortices. Similar to a thunderstorm with ice particles, volcanic ones collide with one another at high speeds. These collisions can cause the separation of charges in volcanic clouds, creating lightning.

Moreover, during an eruption, the plumes can also produce weather events that look like tornadoes, but are not true tornadoes. The air inside the eruption plume is so hot and buoyant that as it rises, it draws more air from underneath. As the wind blows the plume away, more air gets pulled in from the side, creating a vortex.

It should be noted that the dust and sulfur dioxide from a major eruption can also create vibrant sunsets and sunrises as the particles scatter light at different wavelengths. Such events inspired famous painters like Ashcroft and Turner who painted vivid sunsets caused by the April 1815 eruption of Tambora.

As far as the current global warming is concerned, volcanoes are sometimes held responsible for contributing to it, which is totally wrong. According to USGS, all studies to date about global volcanicCO2 emissions indicate that today’s subaerial and submarine volcanoes release less than one percent of the carbon dioxide released currently by human activities. The global volcanic degassing has been estimated between 0.13 gigaton and 0.44 gigaton per year.

Impact de l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai sur le réseau électrique // Impact of the 2022 Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption on the electrical network

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai le 14 janvier 2022 a été l’une des plus puissantes de l’histoire moderne et a eu un impact significatif à la fois sur la terre ferme et sur l’atmosphère terrestre. Le volcan a propulsé des nuages de cendres jusqu’à 58 km dans la mésosphère, la plus haute colonne éruptive de l’histoire et la plus grande éruption jamais observée par l’instrumentation moderne.
L’éruption sur l’île principale des Tonga, Tongatapu, a pour conséquence une série de coupures de courant causées par des retombées de cendres corrosives. Le problème a commencé en septembre 2022. Tonga Power, le fournisseur d’électricité de l’île, a qualifié la situation de « crise » en raison des dégâts sans précédent causés au réseau aérien haute tension à travers l’île. Les habitants ont été confrontés à des pannes de courant à partir de septembre 2022. Les cendres corrosives ont très sérieusement endommagé les câbles haute tension. Conçu pour résister aux forts vents cycloniques, le réseau a été corrodé par les dépôts de cendres qui se sont solidifiées avant d’attaquer l’intérieur des câbles électriques.
Selon Tonga Power, cette corrosion a provoqué quatre pannes de courant notables. La région la plus touchée est le district de Nuku’alofa, où de nombreuses coupures de courant se sont produites, impactant non seulement le district, mais également les villages voisins qui dépendent de la même desserte. Le problème de corrosion est exacerbé par la chaleur du soleil et celle des câbles proprement dits, ce qui entraîne des courts-circuits sur le réseau de Tongatapu.
Lors d’une récente conférence de presse, les responsables de Tonga Power ont dressé un bilan de l’étendue des dégâts. Ils ont montré des échantillons de câbles endommagés, expliquant comment la cendre abrasive adhère aux fils et les pénètre, jusqu’à ce que l’isolation soit rongée, conduisant à un court-circuit. Les responsables de Tonga Power ont insisté sur le fait que c’est l’une des premières fois que le réseau rencontre un tel problème, notamment dû à l’impact des cendres volcaniques.
Les équipes de Tonga Power évaluent actuellement les dégâts et il faut s’attendre à d’autres pannes dans un avenir proche. Les câbles endommagés devront être remplacés. Un nettoyage méticuleux de tout le réseau électrique est indispensable pour éviter une corrosion supplémentaire et garantir une alimentation électrique fiable.
Source : The Watchers.

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The eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano on January 14th, 2022 was one of the most powerful of modern history and had a significant impact both on land and in the Earth’satmosphere. It sent ash clouds as high as 58 km into the mesosphere, marking the highest-known eruption column in history and the largest ever observed eruption with modern instrumentation.

A consequence of the eruption on Tonga’s main island, Tongatapu, was a series of power outages caused by corrosive ash fallout. The problem began in September 2022. Tonga Power, the island’s electricity provider, termed the situation a “crisis” due to the unprecedented damage to the high voltage aerial network across the island. Residents have been grappling with power outages since September 2022, The corrosive ash has wreaked havoc on the high voltage electrical cabling. Designed to withstand strong cyclone winds, it has been corroded by the solidified ash, causing significant damage to the internal wiring.

According to Tonga Power, this corrosion has thus far caused four notable power outages. The most affected region is the Nuku’alofa district, where many faults have occurred, impacting not only the district but also neighboring villages connected to the same feeder. The corrosion problem is exacerbated by the heat from sunlight and the cable itself, resulting in short circuits across Tongatapu’s network.

At a recent press conference, officials from Tonga Power shed light on the extent of the damage. They exhibited damaged wires, explaining how the abrasive ash sticks to the wires, grazing them until the insulation is eaten away, leading to a short circuit. Tonga Power officiels insisted that this is one of the first times the network has experienced such a problem, especially from volcanic ash impact.

Tonga Power teams are currently surveying the damage, and more outages are anticipated in the near future. The damaged wires will need replacement, and meticulous cleaning of all power line cables is crucial to prevent further erosion and ensure a reliable power supply.

Source : The Watchers.

Source: Tonga Services

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a totalement remodelé le plancher océanique // The Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption totally reshaped the seafloor

Le 15 janvier 2022, l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai dans l’archipel des Tonga a été l’explosion la plus puissante observée sur Terre dans l’histoire moderne. Elle a battu toutes sortes de records. Ainsi, elle a propulsé un panache de gaz et de cendres à 57 kilomètres dans la mésosphère ; c’est le plus haut panache jamais enregistré. Elle a également déclenché un tsunami qui a atteint le Pérou et un bang supersonique qui a été perçu jusqu’en Alaska.
Selon un article publié dans la revue Science le 8 septembre 2023, lorsque l’énorme panache de cendres et de poussières est retombé dans l’océan, il a remodelé les fonds marins de manière spectaculaire. Pour la première fois, des scientifiques ont reconstitué ce qui a pu se passer sous la surface du Pacifique. Selon les chercheurs, en retombant, tous ces matériaux se sont répandus sous l’eau sur des dizaines de kilomètres. De tels processus n’avaient jamais été observés auparavant. Les données recueillies indiquent qu’au moins 9,5 kilomètres cubes de matériaux – voire 10 km3 – ont été déplacés lors de l’événement cataclysmique. Il s’agit d’un volume équivalent à près de 4 000 pyramides égyptiennes.
À environ 70 kilomètres du volcan, l’éruption a coupé un câble à fibre optique au fond de la mer. Pour les Tongiens et les équipes de secours, la rupture de ce câble a constitué un problème majeur car elle a gravement perturbé le réseau Internet dans l’archipel. Pour les scientifiques, l’interruption brutale d’Internet a permis de dater le moment exact où le câble a été sectionné: l’événement s’est produit environ une heure et demie après l’éruption. La coupure a également fait comprendre aux scientifiques que l’éruption avait perturbé le plancher océanique.
Un propriétaire de bateau tongien a filmé le début de l’éruption avec la caméra d’un téléphone portable, ce qui a indiqué l’heure exacte à laquelle les matériaux volcaniques ont commencé à retomber dans l’océan. Plusieurs mois plus tard, une mission scientifique a quitté la Nouvelle-Zélande pour étudier les fonds marins et collecter des échantillons dans les dépôts laissés par les coulées de débris. Contrairement à une grande partie de l’océan, les fonds marins autour des Tonga avaient déjà été cartographiés, ce qui a permis aux scientifiques de se rendre compte des changements subis par la topographie.
Les chercheurs ont réalisé que le volcan a déplacé en quelques heures autant de matériaux qu’en déversent toutes les rivières de la planète en une année. Ces coulées gigantesques ont parcouru plus de 90 kilomètres depuis leur origine, en creusant des fossés où l’on pourrait loger des gratte-ciel.
Lorsque le volcan a explosé, il a expulsé d’énormes quantités de roches, de cendres et de gaz. Lorsque cela se produit sur Terre, on observe des coulées pyroclastiques qui détruisent tout sur leur passage. S’agissant du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, cette masse en chute libre n’avait aucun support terrestre ; elle a donc fini sa course dans la mer. Les scientifiques ont estimé que les matériaux se sont propagés à 120 km/heure depuis la source de l’éruption. Si c’est exact, c’est 50 % plus rapide que les autres coulées sous-marines étudiées ailleurs sur la planète. Les chercheurs affirment que de telles coulées sous-marines n’avaient jamais été observées auparavant.

Vous verrez sur cette page une modélisation des coulées de matériaux émises par le Hunga Tonga-Hunga Ha’apai :

https://www.bbc.com/news/science-environment-63678177
Source  : Popular Science, Yahoo Actualités, la BBC.

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On January 15th, 2022, the eruption of of Hunga Tonga-Hunga Haʻapai in the Tonga archipelago was the most powerful explosion observed on Earth in modern history and it broke all kinds of records. It shot gas and ash 57 kilometers up into Earth’s mesosphere, higher than the plume from any other volcano on record. It also unleashed a tsunami that reached Peru and a sonic boom heard as far as Alaska.

According to a paper published in Science on September 8th, 2023, when the huge volume of volcanic ash and dust fell back into the water, it reshaped the seafloor in a dramatic fashion. For the first time, scientists have reconstructed what might have happened beneath the Pacific’s violently strewn waves. According to the research, all that material flowed underwater for dozens of kilometers. Such processes had never been observed before. The gathered data indicates that at least 9.5 cubic km of material was displaced during the cataclysmic event. This is a volume equivalent to something approaching 4,000 Egyptian pyramids.

About 70 kilometers from the volcano, the eruption cut off a seafloor fiber-optic cable. For Tongans and rescuers, the broken cable was a major inconvenience that severely disrupted the islands’ internet. For scientists, the abrupt severance of internet traffic provided a timestamp of when something touched the cable: around an hour and a half after the eruption. The cut also alerted scientists to the fact that the eruption had disrupted the seafloor.

A Tongan charter boat owner had caught the initial eruption with a mobile phone camera, giving an exact time when volcanic ejecta began to fall into the water. Several months later, a mission sailed from New Zealand to survey the seafloor and collect volcanic flow samples. Unlike in much of the ocean, the seafloor around Tonga had already been mapped, allowing scientists to corroborate changes to the topography.

The researchers realised that the volcano moved as much matter in a few hours as the world’s rivers delivered into the oceans in a whole year. These truly immense flows traveled more than 90 kilomrters from their origin, carving out gullies as tall as skyscrapers.

When the volcano exploded, it spewed out immense quantities of rock, ash and gas. When this happens on earth, it triggers fast-moving pyroclastic flows that menace anything in their path. But over Hunga Tonga–Hunga Haʻapai, that falling mass had nowhere to go but out to sea. Scientists estimated the material fanned out from Hunga Tonga–Hunga Haʻapai at 120 kilometers per hour. If correct, that’s 50 percent faster than any other underwater flow recorded on the planet. The researchers say that these underwater flows had never been observed before.

You will see on this page a model of the flows of materials emitted by Hunga Tonga-Hunga Ha’apai :

https://www.bbc.com/news/science-environment-63678177

Source : Popular Science, Yahoo News, the BBC.

Source: NASA