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Dans les profondeurs des geysers // In the depths of geysers

drapeau francaisDes chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley ont essayé de comprendre comment fonctionnent les geysers et pourquoi certains d’entre eux se manifestent avec la régularité d’une horloge. Pour leurs recherches, ils sont allés à Yellowstone, où ils ont observé le Vieux Fidèle et le Lone Star, et au Chili où les geysers d’El Tatio sont une attraction touristique. Leur conclusion est que des geysers comme le Vieux Fidèle entrent en éruption périodiquement en raison de la présence de boucles ou de chambres latérales dans leur plomberie souterraine.
En cliquant sur le lien ci-dessous, vous verrez une expérience en laboratoire destinée à illustrer ce sujet.
https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=SUNwIm3o-64

Selon les scientifiques, la clé du fonctionnement des geysers est « un coude ou une boucle souterraine qui piège la vapeur, puis la libère lentement sous forme de bulles qui vont chauffer la colonne d’eau au-dessus jusqu’à ce que sa température soit juste en deçà du point d’ébullition. Au final, les bulles de vapeur provoquent l’ébullition soudaine de la tête de la colonne, libérant la pression sur l’eau en dessous et lui permettant de bouillir elle aussi. La colonne d’eau entre en ébullition de haut en bas, propulsant eau et de vapeur à des dizaines de mètres de hauteur. »

De nombreux scientifiques ont voulu savoir pourquoi certains geysers se manifestent périodiquement, parfois avec la régularité d’une horloge. Selon le chimiste allemand Robert Bunsen qui a étudié le Grand Geyser en Islande en 1846, les éruptions commencent lorsque l’eau commence à bouillir à la surface, ce qui réduit la pression dans la colonne d’eau surchauffée et ce qui permet à l’ébullition de se propager de la surface vers le bas. L’eau sous pression bout à une température plus élevée, donc la réduction de pression de l’eau surchauffée lui permet de bouillir.
Les chercheurs de Berkeley ont conclu que Bunsen avait globalement raison, mais que ce sont les bulles qui s’échappent de la vapeur emprisonnée dans les conduits sous le geyser qui portent la colonne d’eau au point d’ébullition. Lorsque la colonne d’eau jaillit à la surface de la terre, plus de la moitié des émissions sont constituées de vapeur, même si la plus grande partie de la masse est de l’eau liquide. Le panache que l’on peut voir de loin est surtout dû à la condensation de la vapeur qui se transforme en gouttelettes d’eau dans l’air.

Au 20ème siècle, quelques chercheurs ont introduit des caméras à l’intérieur des geysers. Les images obtenues laissent supposer qu’il existe des cavités ou des boucles qui piègent les bulles de vapeur. Ils ont effectué de telles observations dans la Vallée des Geysers au Kamchatka. J’ai rédigé une note à ce sujet en février 2013:
http://volcans.blogs-de-voyage.fr/2013/02/16/a-linterieur-des-geysers-inside-geysers/

Aujourd’hui, les mesures effectuées à Yellowstone et au Chili établissent un lien entre les changements de température et de pression dans la colonne d’eau et la plomberie souterraine du geyser, ce qui explique les éruptions périodiques.

Les chercheurs californiens pensent que l’étude des geysers pourrait permettre de mieux comprendre les éruptions volcaniques qui ont beaucoup de points communs, mais qui sont beaucoup plus difficiles à étudier. En effet, il est possible d’introduire des capteurs de température et de pression jusqu’à une dizaine de mètres dans les geysers – chose impossible à faire sur un volcan – et de les corréler avec les mesures de surface à l’aide de capteurs sismiques et d’inclinomètres permettant d’étudier la séquence d’événements souterrains conduisant à l’éruption du geyser.
Source: Université de Berkeley (Californie)

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drapeau anglaisResearchers from the University of California at Berkeley have tried to understand how geysers work and why some of them erupt with the regularity of a clock. For their research, they went to Yellowstone where they observed Old Faithful and Lone Star, and to Chile where the Tatio geysers are a tourist attraction. Their conclusion is that geysers like Old Faithful erupt periodically because of loops or side-chambers in their underground plumbing.

By clicking on the link below, you will see an experiment in a lab destined to illustrate this topic.

https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=SUNwIm3o-64

According to the scientists, the key to geysers is “an underground bend or loop that traps steam and then bubbles it out slowly to heat the water column above until it is just short of boiling. Eventually, the steam bubbles trigger sudden boiling from the top of the column, releasing pressure on the water below and allowing it to boil as well. The column essentially boils from the top downward, spewing water and steam tens of metres into the air.”

Why geysers erupt periodically, some with the regularity of a clock, has drawn the interest of many scientists. According to German chemist Robert Bunsen who studied the Great Geysir in Iceland in 1846, eruptions start when water starts to boil at the surface, reducing pressure within the superheated water column and allowing boiling to propagate downward from the surface. Pressurized water boils at a higher temperature, so reducing the pressure on overheated water allows it to boil.

The Berkeley researchers concluded that Bunsen was essentially correct but also that it’s the escaped bubbles from trapped steam in the rock conduits below the geyser that heat the water column to the boiling point. As the entire water column boils out of the ground, more than half the volume of stuff emerging is steam, though most of the mass is liquid water. The plume seen from afar is mostly steam condensing into water droplets in the air.

In the 20th century, a few researchers have stuck video cameras into geysers and seen features that suggest there are underwater chambers or loops that trap steam bubbles. They did it in the Valley of Geysers (Kamchatka). I wrote a note about this in February 2013:

http://volcans.blogs-de-voyage.fr/2013/02/16/a-linterieur-des-geysers-inside-geysers/

This time, the measurements made in Yellowstone and Chile link the temperature and pressure changes down the water column with the underground plumbing to explain the periodic eruptions.

The Californian researchers think that studying geysers might allow to gain insight into volcanic eruptions, which bear many similarities to geysers but are much harder to study. It is possible to feed temperature and pressure sensors as deep as 10 metres into geysers – something impossible to do with a volcano – and correlate these with above-ground measurements from seismic sensors and tiltmeters to deduce the sequence of underground events leading to an eruption.

Source: Université de Berkeley (Californie).

Lone-Star-Geyser

Lone Star Geyser (Parc de Yellowstone)   Photo:  C.  Grandpey

Histoire de vapeur volcanique // About volcanic steam

drapeau francaisLa haute colonne de vapeur qui s’élevait au-dessus du Mont Tongariro le 28 juillet a fait craindre à certaines personnes l’imminence d’une éruption. Brad Scott, scientifique en poste à GeoNet, a  rassuré tout le monde et expliqué le phénomène.
Le 28 juillet, on pouvait voir la vapeur d’eau à des kilomètres de distance ; le panache blanc se détachait contre un ciel parfaitement bleu. Le phénomène était uniquement lié à la météo. En effet, le cratère Te Maari émet de la vapeur depuis août 2012au moment de l’éruption du Tongariro. Toutefois, la vapeur est généralement peu visible à cause des nuages ​​ou du vent. C’est maintenant l’hiver en Nouvelle-Zélande et le 28 juillet a été une journée calme, sans le moindre vent. Comme le temps est plutôt froid, la vapeur est visible à cause de la condensation. Il s’agit d’un effet atmosphérique et il n’y a aucun risque d’éruption.
Cette émission abondante de vapeur d’eau peut être vue sur de nombreux volcans. Je me souviens l’avoir observée à Vulcano (Iles Eoliennes, Sicile) il y a quelques années. A cette époque – c’était un mois d’avril – je mesurais la température des gaz dans les bouches actives et j’utilisais également un hygromètre. Il était facile de constater à quel point les panaches de vapeur et de gaz variaient en fonction de la température et de l’humidité de l’air ambiant. Certains matins, on avait l’impression que le volcan devenait plus actif, mais il n’en était rien. Les panaches de vapeur se diluaient rapidement lorsque la température se réchauffait et l’air devenait plus sec.
Des observations similaires peuvent être faites dans le cratère du Vésuve. Le plus souvent, on ne voit rien pendant les journées d’été, quand l’air est chaud et sec. Lorsque les conditions météo se détériorent, on aperçoit quelques émissions de vapeur le long des parois du cratère. Il n’y a pas de danger d’une éruption imminente. Le volcan montre juste qu’il ne dort que d’un œil.

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drapeau anglaisThe tall plume of white steam towering above Mount Tongariro on July 28th made some people worry that an eruption might be brewing. GeoNet Brad Scott reassured everybody and explained the phenomenon.

The steam could be seen for kilometres against a backdrop of a clear blue sky and was a solely weather-related phenomenon. Indeed, the Te Maari crater has been emitting steam since August 2012 when Tongariro erupted, but the steam is not usually so visible because of the clouds or wind. However, it is now winter in New Zealand and July 28th was a calm day with no wind at all. As the weather is rather cold, the steam can be seen because of condensation. It’s an atmospheric effect and there is no danger of an eruption.

This excess of steam can be seen on many volcanoes. I can remember observing it at Vulcano (Aeolian Islands, Sicily) some years ago. By that time – it was in April – I was measuring the temperature of gases in the vents and I was also using a hygrometer. It was easy to notice how the steam and gas plumes would vary according to the temperature and humidity of the ambient air. Some mornings, one got the impression that the volcano was getting more active, but it was not. The steam plumes dissipated when the temperature got warmer and the air got drier.

Similar observations can be made in the crater of Vesuvius. Usually, you won’t see anything during the summer days when the air is hot and dry. When conditions get worse, you may see some slight plumes of steam escaping from the crate walls. There is no danger on an oncoming eruption. The volcano is just showing it is just asleep.

Te-Maari-28-juillet

Vue de la colonne de vapeur émise par le cratère Te maari le 28 juillet.

Fumerolles-Vulcano

Champ fumerollien à Vulcano  (Photo:  C.  Grandpey)

Shishaldin (Alaska / Etats Unis)

drapeau francaisDans un bulletin spécial, l’Alaska Volcano Observatory indique que la couleur de l’alerte aérienne du Shishaldin (1093 km au SO d’Anchorage) est passée du Vert au Jaune et le niveau d’alerte volcanique a été élevé à Vigilance car les observations satellitaires des dernières 24 heures ont révélé une hausse de la température au niveau du cratère sommital. De plus, une augmentation des émissions de vapeur a été détectée hier sur ces mêmes images satellitaires ainsi que sur celles de la webcam. L’AVO précise que ces observations ne signifient pas forcément qu’une éruption va avoir lieu.

drapeau anglaisIn a special update, the Alaska Volcano Observatory indicates it has raised the Aviation Colour Code to YELLOW and the Alert Level to ADVISORY at Shishaldin Volcano (1093 km SW of Anchorage) “based on satellite observations over the past day of increased surface temperatures in the summit crater, as well as increased emissions of steam observed yesterday in satellite and web camera images. These observations do not necessarily indicate that an eruption will occur”.

White Island (Nouvelle Zélande)

drapeau francaisDans sa dernière mise à jour (8 octobre 2013), GeoNet indique que l’activité volcanique se poursuit à White Island. Après la brève émission de vapeur sous pression qui a eu lieu le 4 Octobre, le tremor a diminué mais a repris de la vigueur le 7 Octobre dans la soirée. Le 8 Octobre, entre 15h05 et 15h20, on a enregistré une période de forte sismicité accompagnée de signaux acoustiques ; elle signalait une petite éruption de vapeur et de boue. Le panache de vapeur était probablement visible depuis le continent. Dans la mesure où ces petites éruptions
sont devenues de plus en plus fréquentes, le code couleur de l’aviation est passé du Vert au Jaune, mais le niveau d’alerte volcanique reste à 1.
Le niveau du tremor volcanique reste élevé depuis le 24 Septembre, mais il demeure inférieur à ce qu’il était entre Janvier et Avril cette année.

 

drapeau anglaisIn its latest update (October 8th 2013), GeoNet indicates that volcanic unrest continues at White Island. Following the small steam venting event that occurred on October 4th, the tremor declined, but stronger tremor began again on October 7th in the evening. On October 8th, from about 3.05 pm until 3.20 pm there was a period of strong seismicity, which was accompanied by acoustic signals and a minor steam and mud eruption. This generated a steam plume which might have been seen from the mainland. Because these small eruptions
have become more frequent, the Aviation Colour Code has been raised from Green to Yellow but the Volcanic Alert Level remains at 1.

Volcanic tremor levels have been elevated since about September 24th, but are at lower levels than those during eruptive activity during the January to April period this year.

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Emission de vapeur sous pression à White Island ( Photo: C. Grandpey)