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Le HVO et les séismes // The Hawaiian Volcano Observatory and the earthquakes

drapeau-francaisComme il le fait de temps à autre, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) vient de publier un article très intéressant sur les séismes, les techniques de mesure et leur interprétation.
L’Observatoire explique aux lecteurs de l’article que, lorsque la terre tremble, les ondes sismiques sont captées par des sismomètres installés un peu partout à Hawaii. Ces données sont envoyées quasiment en temps réel vers le HVO où des ordinateurs avec des logiciels adaptés contrôlent l’activité sismique 24 heures sur 24. Lorsque quatre stations sismiques ou plus détectent un séisme, l’ordinateur détermine automatiquement la localisation et la magnitude de l’événement. Si cette dernière est supérieure à M 3,0, l’ordinateur envoie l’information vers le site du HVO sans aucune intervention humaine. L’Earthquake Notification Service (service se signalement des séismes) alerte alors ses abonnés. Le processus intervient généralement dans les cinq minutes qui suivent le séisme.
Les sismologues du HVO passent ensuite ces données au crible. Ils recalculent les paramètres du séisme et, si nécessaire, modifient les données qui ont été communiquées précédemment de manière automatique. Pour les séismes d’une magnitude supérieure à M 4,0, les scientifiques effectuent leur propre vérification dans les deux heures et émettent un nouveau bulletin d’information. Les événements inférieurs à  M 4,0 sont examinés régulièrement en quelques jours.
Après examen par un sismologue, la magnitude du séisme peut être augmentée ou diminuée de quelques dixièmes. D’autres organismes que le HVO, tels que le Pacific Tsunami Warning Center et le National Earthquake Information Center peuvent, eux aussi, apporter de légères modifications.
La notion de magnitude sismique remonte à 1935, lorsque Charles Richter a mis au point une méthode de comparaison des tailles relatives des séismes dans le sud de la Californie. Il a mesuré la façon dont l’amplitude des secousses diminue avec la distance par rapport au lieu où s’est produit le séisme. En utilisant le logarithme de l’amplitude maximale, Richter a pu établir une échelle montrant le vaste éventail de magnitude des séismes. Par exemple, sur cette échelle, la magnitude d’un séisme de M 4,0 est dix fois plus élevée que celle d’un événement de M 3,0.
Aujourd’hui, il existe de nombreux types de magnitude sismique qui tirent parti des progrès de l’instrumentation et ils couvrent une vaste gamme de situations. Pour les séismes supérieurs à environ M 5,5, la mesure de grandeur la plus utilisée est la magnitude de moment (Mw) qui rend compte du processus physique à l’origine de l’émission de l’énergie sismique à la source. Elle dépend de la taille de la rupture et du glissement opérée sur la faille. Pour chaque augmentation de 0,2 de la magnitude de moment, l’énergie double. Par exemple, un séisme de M 6,2 libère environ deux fois plus d’énergie qu’un événement M 6,0.
Pour les séismes mineurs, comme ceux qui se produisent quotidiennement à Hawaii, le HVO calcule deux types de grandeur basés soit sur la durée, soit sur l’amplitude de la secousse enregistrée par les sismomètres. La magnitude de durée a tendance à être mieux adaptée aux petits séismes (inférieurs M 2,0) qui se situent à une profondeur inférieure à 20 km. La prise en compte de l’amplitude, qui est une formulation moderne de la magnitude selon Richter, convient davantage aux séismes locaux qui ont des magnitudes comprises entre M 2,0 et M 5,5.
La magnitude obtenue est en fait une moyenne des valeurs calculées par chaque sismomètre. Ces valeurs varient en fonction de la distance, de la direction, de l’instrument et du type de matériau traversé par l’onde sismique. Les sismologues du HVO déterminent quelles sont les stations sismiques qui fournissent les estimations de magnitude les plus fiables et les plus objectives ; ils déterminent ensuite une moyenne et choisissent la durée ou l’amplitude la plus adaptée pour déterminer la magnitude de chaque événement.
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisAs it does from time to time, the Hawaiian Volcano Observatory has just posted a very interesting article about earthquakes, the way they are measured and interpreted by the Observatory.

The readers of the article are explained that when the earth shakes, seismic waves are picked up seismometers which are located across Hawaii. This seismic data is relayed in near real-time to HVO, where computers trained to look for earthquake patterns keep watch around the clock. When four or more stations detect an earthquake, the computer automatically estimates the location and magnitude of the event. If the earthquake magnitude is above M 3.0, the computer posts the information to HVO’s website without any human intervention. The USGS Earthquake Notification Service then alerts subscribers. This generally happens within five minutes of the earthquake.

HVO’s seismologists then spring to action to review the data. They recalculate the earthquake parameters and, if needed, overwrite the previously posted automatic ones. For M 4.0 and higher earthquakes, the scientists complete their manual review within two hours and issue a news release. Events smaller than  M4.0 events are reviewed routinely within a few days.

Upon review by a seismologist, the earthquake’s magnitude can go up or down by a few tenths. Different groups, such as the Pacific Tsunami Warning Center and the USGS National Earthquake Information Center, might also report slightly different magnitudes.

The concept of earthquake magnitude dates back to 1935, when Charles Richter created a way to compare the relative sizes of earthquakes in southern California. He measured how the amplitude of shaking recorded by seismometers decreased with distance from an earthquake. Using the logarithm of the maximum amplitude, Richter was able to derive a scale that conveyed the wide range of earthquake sizes, which can vary by several orders of magnitude. For example, on this scale, the amplitude of an M 4.0 earthquake is ten times higher than that of an M 3.0 event.

Today, there are numerous types of earthquake magnitudes that take advantage of advances in seismic instrumentation and cover a wide range of situations. For earthquakes higher than about M 5.5, the most common measure of magnitude is called moment magnitude (Mw), which relates fundamentally to the energy released by an earthquake’s fault motion. For every 0.2 increase in moment magnitude, the energy doubles. For example, an M 6.2 earthquake releases roughly twice as much energy as an M 6.0 event.

For smaller earthquakes, like those that happen daily in Hawaii, HVO computes two types of magnitude based on either the duration or amplitude of the shaking recorded by seismometers. Duration magnitude tends to work better for smaller earthquakes (less than about M 2.0) that are located shallower than 20 km beneath the surface. Amplitude magnitude, which is a modern-day formulation of Richter’s magnitude, works better for local earthquakes with magnitudes between about M 2.0 and M 5.5.

Any reported magnitude is actually an average of values computed for each seismometer that recorded the earthquake. These values vary depending on distance, direction, instrument, and the type of material along the seismic wave’s path. HVO seismologists evaluate which stations provide the most reliable and objective magnitude estimates, average them together, and select either duration or amplitude as the preferred magnitude type for each event.

Source : USGS / HVO.

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Sismographes à Hawaii (Photo: C. Grandpey)

Stages de formation à Hawaii pour volcanologues du monde entier // Training periods in Hawaii for worldwide volcano experts

drapeau-francaisChaque année depuis 1990, l’Université d’Hawaii à Hilo, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) et l’Agence pour le Développement International (USAID) – gérés par l’USGS – parrainent aux Etats Unis un programme de formation de 8 semaines qui s’adresse aux scientifiques du monde entier dont le travail est de surveiller les volcans actifs.
L’idée de ce stage de formation a germé en 1902 dans la tête de Thomas Jaggar – fondateur du HVO – quand il s’est rendu à la Martinique et a constaté les dégâts causés par l’éruption de la Montagne Pelée. Plus de 30 000 personnes avaient été tuées, et ses observations de la catastrophe ont contribué à ses efforts pour «protéger la vie et les biens sur la base de réalisations scientifiques solides ».
Aujourd’hui, plus de 800 millions de personnes vivent à moins de 100 km de volcans actifs particulièrement dangereux. Selon un rapport récent commandé par le bureau des Nations Unies pour la réduction des risques dus aux catastrophes naturelles, au cours des quatre derniers siècles, près de 280 000 personnes ont été tuées par l’activité volcanique.
Malgré cela, de nombreux pays à travers le monde manquent de ressources pour former correctement des équipes scientifiques en matière de surveillance volcanique, des mesures à prendre lors des éruptions et de l’ évaluation des risques, qui sont des compétences clés pour permettre aux populations de continuer à vivre dans les zones volcaniques actives.
En 2016, une douzaine de scientifiques en provenance de Chine, Corée du Sud, Indonésie, Philippines, Costa Rica, Nicaragua, Pérou et Chili ont participé à ces cours et à des travaux sur le terrain du Kilauea et ailleurs sur la Grande Ile d’Hawaii.
La formation va de la théorie à la pratique et comprend des méthodes spectroscopiques de mesure de gaz volcaniques, la télédétection par satellite, comment installer et maintenir des sismomètres et des panneaux solaires, et plus encore. Les étudiants et les enseignants ont passé leur temps en salle de classe pour les cours théoriques, dans le département informatique, dans les laboratoires et sur le terrain, en particulier sur et autour de la coulée de lave active qui s’échappe en ce moment du Kilauea.
Après avoir travaillé à Hawaii, les participants au stage de formation se dirigeront vers les volcans actifs du Pacifique Nord-Ouest, où ils seront hébergés par l’Observatoire Volcanologique des Cascades. Dans cette région, ils se rendront sur des stratovolcans explosifs comme le Mont St. Helens et le Mont Hood, dont l’activité ressemble à celle des volcans de leurs pays d’origine.
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisEvery year since 1990, the University of Hawaii at Hilo, the USGS Hawaiian Volcano Observatory, and the USGS/U.S. Agency for International Development (USAID) have sponsored an annual 8-week-long International Training Program in the United States to help scientists monitoring volcanoes around the world.

Actually, the idea started in 1902, when Thomas Jaggar – founder of the Hawaiian Volcano Observatory – traveed to the Caribbean Island of Martinique where he witnessed the aftermath of the deadly Mount Pelee eruption. More than 30,000 people had been killed by the eruption, and the devastation he observed contributed to Jaggar’s lifelong work to “protect life and property on the basis of sound scientific achievement.”

Today, more than 800 million people live within 100 km of active, potentially deadly volcanoes. In the last four centuries, nearly 280,000 people have been killed by volcanic activity, according to a recent book commissioned by the United Nations Office for Disaster Risk Reduction.

Despite this, many nations around the world lack resources to properly train and grow teams of experts in volcano monitoring, eruption response, and hazard assessment, which are key skills required to help societies develop in volcanically active areas.

This year, a dozen scientists from China, South Korea, Indonesia, the Philippines, Costa Rica, Nicaragua, Peru, and Chile participated in classes and fieldwork at Kilauea and elsewhere on the island.

The training goes from theory to practice, and includes spectroscopic methods of measuring volcanic gas, satellite remote sensing, how to install and maintain seismometers and solar panels, and more. Students and instructors spend time in the classroom, at computers, in labs, and in the field, including experience working on/around Kilauea’s active lava flow.

After their time in Hawaii, class participants move on to the Pacific Northwest, where they are hosted by the Cascades Volcano Observatory. Their focus of learning there turns to explosive stratovolcanoes, like Mount St. Helens and Mount Hood, which are similar to the volcanoes of most concern in their home countries.

Source: USGS / HVO.

Halemau-fevrier

St-Helens-blog

Volcans effusifs (Kilauea) et explosifs (Mt St Helens) sont au programme des stages organisés par l’USGS aux Etats Unis. (Photos: C. Grandpey)

 

Le risque volcanique aux Etats Unis // The volcanic risk in the U.S

drapeau-francaisIl y a quelques jours, j’ai lu dans la presse américaine un article intitulé «Les Etats-Unis ont 169 volcans actifs, mais les volcanologues ne sont pas inquiets ». L’auteur explique qu’«entre leur histoire géologique et la surveillance active, la plupart ne représentent pas une menace pour les personnes ou les biens. » L’article a été écrit quelques jours après l’éruption du Pavlof en l’Alaska. Le volcan a émis un volumineux panache de cendre qui a perturbé le trafic aérien.
Alors que les éruptions volcaniques comme celle du Pavlof peuvent sembler tout à fait normales aux yeux des Américains qui vivent à proximité du Mont St. Helens dans l’Etat de Washington, du Kilauea à Hawaii, ou dans les Iles Aléoutiennes en Alaska (où se trouvent Pavlof et de nombreux autres volcans), les autres habitants des Etats-Unis seront peut-être surpris d’apprendre que leur pays possède 169 volcans actifs.
Les Etats-Unis représentent 11% des 1500 volcans actifs dans le monde, sans compter ceux situés sur le plancher océanique. Cependant, le risque volcanique  n’est pas également réparti sur la planète. Selon  l’IAVCEI, plus de 91% du risque volcanique est concentré dans cinq pays. L’Indonésie représente 66% de ce risque, suivie par les Philippines, le Japon, le Mexique et l’Ethiopie.
Les États-Unis possèdent de nombreux volcans, mais la plupart n’ont pas connu d’éruptions depuis des milliers d’années, et ceux qui se sont manifestés récemment sont surveillés en permanence par l’USGS. Environ 100 des 169 volcans actifs américains sont situés en Alaska ; les autres se trouvent en Californie, dans l’Oregon, et les îles Mariannes du Nord, avec respectivement 18, 16 et 13 volcans actifs. Six volcans d’Hawaï et sept volcans de l’Etat de Washington comptent parmi les plus actifs. En dépit de leur faible nombre, leur menace volcanique est assez élevée. L’Arizona, le Colorado, l’Idaho, le Nevada, le Nouveau-Mexique, l’Utah et le Wyoming ont chacun moins de cinq volcans.
L’USGS a défini un niveau global de menace pour les volcans américains. Les volcans auxquels la  «plus haute priorité» a été affectée et qui, en tant que tel, nécessitent la plus étroite surveillance, ne représentent que 35 des 169 volcans actifs: 16 sont en Alaska, 7 dans les îles Mariannes du Nord, quatre dans les états de Washington et de l’Oregon.
Un volcanologue de l’USGS a dit: « Si un volcan dispose d’un équipement de surveillance suffisant, et une bonne réactivité locale en cas d’éruption, le risque humain peut être réduit. »
Parmi les volcans américains les plus actifs, l’éruption du Mont St. Helens en 1980 a tué 57 personnes. Le Pavlof en Alaska a connu 40 éruptions, y compris un certain nombre d’éruptions mineures au cours des 20 dernières années. Comme le volcan est situé dans un endroit reculé des Aléoutiennes, le risque humain est assez faible. Lors d’une éruption, le principal problème réside dans les panaches de cendre qui peuvent perturber le trafic aérien de la région. À Hawaii, le Kilauea est l’un des volcans les plus actifs au monde et est en éruption depuis 1983. Ses coulées de lave peuvent causer des dégâts matériels et ont récemment été une menace pour la petite ville de Pahoa, mais le risque de pertes humaines est très faible.

Même si les volcans américains les plus actifs sont bien surveillés, un excès de confiance serait une grave erreur. Les volcans japonais comme le Mont Ontake sont bien surveillés eux aussi, mais l’explosion phréatique très soudaine (avec une cinquantaine de victimes) qui a eu lieu en octobre 2014 montre que la prévision volcanique est encore loin d’être parfaite. Par ailleurs, les éruptions qui ont été observées au cours des dernières décennies aux Etats Unis – y compris celle du Mont St Helens en 1980 (avec un Indice d’Explosivité Volcanique 5) – n’étaient pas extrêmement violentes. Si un super volcan comme celui de Yellowstone entre en éruption (avec un VEI 8, par exemple), la situation sera beaucoup plus grave. D’accord, les instruments avertiront les scientifiques qu’une éruption est sur le point de se produire, mais s’il s’agit d’un événement à très grande échelle, il n’affectera pas seulement la zone autour de Yellowstone. Si j’étais un volcanologue américain, je serais inquiet!

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drapeau-anglaisA few days ago, I read in the U.S. press an article entitled “US has 169 active volcanoes, but scientists aren’t worried.”  The author explains that “between their geological history and active monitoring, most pose no threat to lives or property.” The article was written a few days after the eruption of Alaska’s Pavlof which spewed a voluminous ash plume that disrupted air traffic.

While volcanic eruptions like Pavlof’s might seem quite common to Americans living near Mount St. Helens in Washington, Kilauea in Hawaii, or Alaska’s Aleutian Islands (where Pavlof and numerous other volcanoes are located), the rest of the continental US may be surprised to learn that the United States holds 169 active volcanoes.

Of the 1,500 active volcanoes in the world – excluding those located on the ocean floor – the United States makes up 11%. However, the risk is not equally spread around the world. According to the IAVCEI, over 91 percent of volcanic risk is concentrated in five countries.

Indonesia faces 66% of this risk, followed by the Philippines, Japan, Mexico, and Ethiopia.

The US has many volcanoes, but most haven’t erupted for thousands of years. And the ones that have erupted in recent history are continuously monitored by the US Geological Survey (USGS).

About 100 of the 169 active US volcanoes are located in Alaska, followed by California, Oregon, and the Northern Mariana Islands with 18, 16 and 13 active volcanoes, respectively.

Hawaii’s six volcanoes and Washington’s seven volcanoes are some of the country’s most active, so despite their low numbers, their volcanic threat is fairly high. Arizona, Colorado, Idaho, Nevada, New Mexico, Utah, and Wyoming each have fewer than five volcanoes.

The USGS has defined an overall threat score for the country’s volcanoes. Volcanoes with the “highest priority” and, as such, requiring the most extensive monitoring coverage, comprise only 35 of the 169 active volcanoes: 16 in Alaska, 7 in the Northern Mariana Islands, four in both Washington and Oregon.

A USGS volcanologist said: “If a volcano has enough scientific monitoring equipment on it, and a well-organized local response, then the risk to human life can be reduced.”

Among the US most active volcanoes, the eruption of Mount St. Helens in 1980 killed 57 people. Alaska’s Pavlof has had 40 known eruptions, including a number of small eruptions within the past 20 years. As the volcano is located in a remote place of the Aleutians, the human risk is quite low. The only problem during an eruption lies with the ash plumes which can disrupt air traffic in the area. In Hawaii, Kilauea is one of the world’s most active volcanoes and has been continuously erupting since 1983. Its lava flows can cause material damage and were recently a threat to the small town of Pahoa but the risk of human losses is very low.

Even though US most active volcanoes are well monitored showing too great a confidence might be a mistake. Japanese volcanoes like Mount Ontake are well monitored too but the sudden phreatic explosion that occurred in October 2014 shows that volcanic prevision is still far from perfect. Besides, the eruptions that were observed during the past decades – including the one at Mount St Helens in 1980 (with a Volcanic Explosivity Index 5) – were not very powerful. Should a super volcano like Yellowstone erupt (with a VEI 8, for instance), the situation would be far more serious. Ok, the instruments would warn the scientists that an eruption is about to occur, but it might be a large-scale event which would not only affect the area around Yellowstone. If I were a US volcanologist, I would be worried!

St-Helens-blog

Le Mont St Helens, siège de la dernière éruption majeure aux Etats Unis.

Yell-blog

Yellowstone: Une bombe à retardement?

(Photos: C. Grandpey)

Alertes volcaniques // Volcanic alerts

drapeau francaisAprès avoir élevé, il y a quelques jours, le niveau d’alerte du Mauna Loa de « Normal » à « Advisory » (surveillance étroite recommandée) et fait passer la couleur de l’alerte aérienne de Vert à Jaune, l’Observatoire des Volcans d’Hawaï (HVO) explique dans un article la signification des niveaux d’alerte volcanique et des codes couleurs pour l’aviation, et comment le HVO décide de les modifier.
Le système de codes couleurs pour l’avion a ses racines en Alaska. Au cours de l’éruption du Redoubt en 1989-1990, l’Alaska Volcano Observatory (AVO) a décrété que les compagnies aériennes avaient besoin d’un moyen rapide pour comprendre les menaces liées à un volcan en activité, voire en éruption. Pour cela, l’USGS a mis au point un schéma simple, avec quatre couleurs, semblables à celles des feux de circulation, pour transmettre le message. De cette façon, les pilotes ou les contrôleurs aériens n’avaient plus besoin de passer au crible les longues descriptions textuelles pour savoir si des avions pourraient voler à proximité ou sous le vent d’un volcan en éruption: GREEN signifiait qu’il n’y avait aucun problème particulier. JAUNE signifiait que le volcan montrait des signes d’activité et qu’il fallait être vigilant. ORANGE signifiait qu’il fallait faire très attention car la situation pouvait évoluer très rapidement, ou que la cendre volcanique pouvait atteindre environ 7.500 mètres d’altitude. RED signifiait qu’il y avait un réel danger et qu’il faudrait peut-être rediriger ou annuler le vol.
Pendant un certain temps, ce système de codes couleurs a été utilisé en l’Alaska où chaque année une ou deux éruptions envoient de la cendre potentiellement dangereuse sur les itinéraires des vols commerciaux à travers le Pacifique.
Ensuite, en 2006, les cinq observatoires volcanologiques gérés par l’USGS ont adopté un système unique d’alerte volcanique à travers les Etats Unis. Dans le cadre de cette approche unifiée, l’USGS a ajouté les conditions NORMAL, ADVISORY (surveillance accrue), WATCH (Vigilance), et WARNING (Alerte) afin de faire connaître le niveau de danger aux personnes et aux infrastructures sur le terrain. Les termes utilisés ont été choisis en partie pour faire écho à ceux utilisés par le National Weather Service (Service Météorologique) de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) pour les fortes tempêtes et les inondations. Le plus souvent, le niveau d’alerte volcanique et le code couleur pour l’aviation vont de pair.
L’affectation des niveaux d’alerte et des codes couleurs suppose que les observatoires identifient parfaitement le niveau d’activité d’un volcan, depuis les périodes calmes jusqu’aux épisodes éruptifs. Cela exige aussi que le volcan soit surveillé 24 heures sur 24 avec des sismomètres, des caméras, des satellites et d’autres instruments capables de détecter les signes de mouvements du magma dans les profondeurs, ou de la lave et de la cendre en surface pendant une éruption. Avec une telle infrastructure, les observatoires peuvent, au fil du temps, définir un niveau de base de l’activité typique qui sera appelé « NORMAL » et correspondra à la couleur Verte / GREEN, de sorte qu’une modification du niveau de base pourra être associée à des termes comme YELLOW et ADVISORY.
Source: USGS / HVO.

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drapeau anglaisAfter elevating the alert level for Mauna Loa from Normal to Advisory and the aviation colour code from Green to Yellow, the USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains the meaning of these Volcano Alert Levels and Aviation Color Codes, and how HVO decides to change them.
The USGS Aviation Color Code system has roots in Alaska. During the 1989-90 eruption of Redoubt Volcano, the Alaska Volcano Observatory (AVO) determined that airlines needed a quick way of understanding threats posed by a restless or erupting volcano. So, USGS developed a simple, four-color scheme similar to a traffic light to convey the message. In this way, pilots or air traffic controllers would not need to sift through long text descriptions to evaluate their risk of flying near or downwind of a volcano: GREEN meant all clear; YELLOW meant the volcano is restless, be aware; ORANGE meant pay very close attention, the situation may be escalating or there may be volcanic ash up to about 7,500 metres above sea level; and RED meant danger, you may need to reroute or cancel the flight.
For a number of years, this colour code system was only used in Alaska where each year one or two eruptions send potentially dangerous ash into trans-Pacific jet flight routes.
Then, in 2006, the USGS five volcano observatories adopted a single system of communicating volcanic threats across the nation. As part of this unified approach, USGS added the terms NORMAL, ADVISORY, WATCH, and WARNING to reflect the danger primarily to people and infrastructure on the ground. These Volcano Alert Level terms were chosen in part to mirror those used by NOAA’s National Weather Service for severe storms and flood. Most often, the Volcano Alert Level and Aviation Colour Codes terms move together.
Assigning alert levels and colour codes requires that observatories can measure the activity level of a volcano—from quiet to full-scale eruption. This, in turn, requires that the volcano be monitored around the clock with seismometers, cameras, satellites, and other instruments that can detect signs of magma moving underground or lava and ash actively erupting. With such infrastructure in place, observatories can, over time, define a background state of typical activity (NORMAL/GREEN) so that sustained departures from background are caught in the act (YELLOW/ADVISORY).
Source: USGS / HVO.

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Source: USGS