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Calibrage des gravimètres sur le Mauna Kea (Hawaii) // Calibrating gravimeters on Mauna Kea (Hawaii)

Un nouvel article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, nous explique comment la mesure de la gravité sur le Mauna Kea permet de surveiller le Mauna Loa. Au début de l’article, un scientifique conduit son 4X4 entre Hilo et le sommet du Mauna Kea avec deux gravimètres identiques à l’intérieur de son véhicule. Il s’arrête une demi-douzaine de fois au niveau de points de repère (benchmarks) installés depuis les années 1960. C’est ici qu’il va utiliser les deux gravimètres pour mesurer les variations d’intensité du champ de pesanteur.

Les gravimètres sont des instruments extrêmement précis capables de mesurer les variations de force gravitationnelle avec une précision de l’ordre du milligal [Le milligal, mgal, correspond à un millième de gal qui est l’unité CGS d’accélération (1 gal = 1 cm/s2)]. Cette force varie en fonction de la distance et de la quantité de masse entre l’instrument et le centre de la Terre. Tout comme la pression atmosphérique, elle varie en fonction de l’altitude. Plus on monte en altitude, plus on s’éloigne du centre de la Terre et plus la force gravitationnelle est faible. Cet effet d’élévation est la principale contribution aux changements de gravité mesurés sur le Mauna Kea. Les variations du champ de pesanteur ne sont pas aussi perceptibles que le changement d’atmosphère (il est difficile de respirer au sommet), mais une personne de taille moyenne pèse environ 150 grammes de moins – le poids d’une orange – au sommet du Mauna Kea que dans la ville de Hilo!

Depuis les années 1970,  les scientifiques mesurent les  petits changements de gravité (microgravité), variables avec le temps, sur le Mauna Loa et le Kilauea pour savoir si du magma s’accumule dans leurs réservoirs magmatiques. Cette intrusion magmatique ouvre et remplit souvent des fractures et / ou des espaces vides à l’intérieur de l’édifice volcanique, ce qui provoque une augmentation de la masse du volcan qui peut être mesurée avec un gravimètre.

La mesure de la gravité est un moyen de savoir ou de confirmer si l’inflation en cours, comme celle observée sur le Mauna Loa depuis 2014, est provoquée par l’arrivée d’un nouveau magma à l’intérieur du volcan. Comme indiqué précédemment, les gravimètres sont des appareils extrêmement précis et sensibles et ils nécessitent un étalonnage régulier. Comme l’effet principal mesuré provient des changements d’altitude, il est nécessaire de calibrer les gravimètres sur le Mauna Kea pour mesurer les changements provoqués par l’activité volcanique du Mauna Loa (4170 m). Le Mauna Kea (4207 m) convient parfaitement car il n’est pas influencé par l’activité volcanique étant donné que la dernière éruption du volcan remonte à plus de 4 500 ans.

Sans le Mauna Kea, les scientifiques du HVO devraient envoyer pour calibrage les gravimètres en Californie, avec le risque qu’ils soient endommagés pendant le voyage. La possibilité de calibrer les gravimètres du HVO sur Mauna Kea permet de concevoir un programme de surveillance gravimétrique pour mieux comprendre l’activité volcanique du Mauna Loa. Parallèlement à la déformation du sol et à la sismicité, les levés gravimétriques permettent de détecter la quantité de magma qui arrive lentement dans la chambre magmatique superficielle du Mauna Loa.

Source: USGS / HVO.

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A new article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains us how measuring gravity on Mauna Kea helps monitor Mauna Loa. The Observatory starts the article with a scientist driving between Hilo and the summit of Mauna Kea with two identical gravimeters in his car. He stops approximately half a dozen times at a series of benchmarks established beginning in the 1960s. At these benchmarks, the scientist uses the two gravimeters to measure the variation of the force in gravity.

Gravimeters, essentially extremely precise pendulums, can measure a change in the force of gravity to one-in-one billionth of the force one can feel every day. This force varies based on the distance and the amount of mass between the instrument and the center of the Earth.

Just like atmospheric pressure, the force of gravity changes depending on altitude. The higher in elevation one goes, the farther away one gets away from the centre of the Earth, and the weaker the force of gravity. This elevation effect is the primary contribution to changes in gravity measured on Mauna Kea. The changes in gravity are not as noticeable as the change in the atmosphere (it’s hard to breathe at the summit), but the average person also weighs about one-third of a pound less – the weight of an orange – at the summit of Mauna Kea than in Hilo!

Since the 1970s, small changes in time-varying gravity (microgravity) have been measured on Mauna Loa and Kilauea, both active volcanoes, to determine whether magma is accumulating in their magma reservoirs. This intruding magma often opens and fills cracks and/or empty spaces, causing a net increase in the volcano’s mass that can be measured with a gravimeter.

Measuring the gravity is an independent way to confirm whether ongoing uplift, like that occurring at Mauna Loa since 2014, is from new magma intruding into the volcano.

The precision and sensitivity of the gravimeters make them extremely delicate, and they require regular calibration. As the dominant effect that is measured is from changes in elevation, the ability to measure volcanic changes on the high elevations of Mauna Loa (4,170 m) requires to calibrate the instruments over similar elevations on Mauna Kea where there is currently no influence from volcanic activity. The volcano’s last eruption was more than 4,500 years ago.

Without Mauna Kea, HVO scientists would have to send the gravimeters back to California to be calibrated, making them susceptible to damage on their long journey. The opportunity to calibrate HVO gravimeters on Mauna Kea provides the ability to design a gravity monitoring program to help understand volcanic unrest at Mauna Loa. Along with ground deformation and seismicity, future gravity surveys could help detect how much magma is slowly being supplied to Mauna Loa’s shallow magma storage system.

Source: USGS / HVO.

Vue du Mauna Loa et du Mauna Kea (Photo : C. Grandpey)

Niveau d’alerte abaissé à Orange pour l’île de St Vincent // Alert level lowered to Orange at St Vincent

La Soufrière de Saint-Vincent n’a pas montré d’activité majeure depuis le 22 avril 2021, jour où un épisode explosif accompagné d’un panache de cendres a été observé pour la dernière fois. L’UWI prévient que cela ne signifie pas que tous les dangers ont disparu. Le volcan reste actif. La zone Rouge établie autour de La Soufrière reste interdite.

Au cours des dernières 24 heures, on a enregistré quelques séismes hybrides et volcano-tectoniques longue période, et il n’y a eu aucun nouvel épisode de tremor.

Compte tenu du faible niveau d’activité actuel, il a été décidé que le niveau d’alerte pour St Vincent – qui était au Rouge depuis le 8 avril – serait abaissé à Orange le 6 mai 2021. La couleur Orange signifie qu’il y a toujours un niveau élevé de sismicité ou d’activité fumerollienne ou les deux ou d’autres symptômes anormaux. Des éruptions peuvent survenir dans un délai de moins de 24 heures.

Bien qu’ils soient dans la zone Orange, les habitants de Chateaubelair et de Fitz Hughes ne sont pas autorisés à revenir chez eux car le nettoyage de la cendre n’est pas terminé. En revanche, l’eau et l’électricité ont été rétablies jusqu’à Richmond sur la côte nord-ouest. Sandy Bay (voir photo ci-dessous) est dans la zone Rouge et personne ne doit y séjourner.

Source: NEMO.

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St Vincent’s La Soufriere has not shown major activity since April 22nd, 2021 when an explosive episode accompanied by an ash cloud was observed for the last time. UWI says that does not means all danger as disappeared and the volcano continues to be in a state of unrest. The Red Zone remains off-limits.

In the last 24 hours, only a few long-period hybrid and volcano-tectonic earthquakes were recorded, and there was no further episode of tremor.

Considering the current low level of activity, it has been decided that the alert level for St Vincent – which had been on Red alert since April 8th – would be lowered to Orange on May 6th, 2021. An Orange alert means that there is a highly elevated level of seismicity or fumarolic activity or both or other highly unusual symptoms. At this level, eruptions could occur within less than 24 hours notice.

However, although they are in the Orange zone  residents in Chateaubelair and in Fitz Hughes are not allowed to go back home as the clean up of all the ash is not over. Water and electricity have been restored all the way to Richmond on the northwestern coast. Sandy Bay (see photo below) is in the Red zone and nobody is allowed to stay there.

Source: NEMO.

Sandy Bay  avant l’éruption (Source : UWI)

Islande : une éruption vraiment bizarre !

Depuis tard dans la soirée du 2 mai, l’éruption islandaise a pris une nouvelle tournure. Comme je l’ai indiqué précédemment, elle se concentre dans le cinquième cratère à s’être ouvert sur la fracture le 13 avril 2021. Le processus éruptif est actuellement très étrange et ressemble plus à un geyser qu’à un volcan. On observe une alternance de phases actives très intenses avec de spectaculaires fontaines de lave accompagnées d’un abondant dégazage, et de périodes de calme pendant lesquelles rien ne se passe. Chaque activité dure en ce moment environ 4 minutes.

Bien malin serait celui capable d’expliquer ce changement de comportement de l’éruption. Les volcanologues islandais ont émis plusieurs hypothèses (voir ma note du 4 mai).  Il s’est peut-être produit un blocage dans le conduit d’alimentation (dû à des effondrements?). Cela induirait une hausse de la pression en amont d’où (peut-être!!!!) l’intensification du tremor observée depuis le 2 mai.

J’ai également noté pendant les périodes calmes une intensification du dégazage au sol, ce qui confirmerait un blocage. Mais ce n’est qu’une hypothèse.

En tout cas, les webcams permettent un excellent suivi de l’événement.

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) : dernières nouvelles de l’éruption // Latest news of the eruption

Le 4 mai 2021, les scientifiques de l’OVPF ont pu effectuer un survol du Piton de la Fournaise en ULM. Les deux cônes éruptifs sont toujours actifs, mais les fontaines de lave sont nettement moins importantes que précédemment. Un lac de lave était toujours présent au niveau du cône le plus imposant, situé en amont, tandis que le petit cône en aval ne montre que des projections.

Les coulées de l’éruption qui, rappelons le, a commencé le 9 avril, continuent leur lente progression dans les Grandes Pentes. Le 4 mai à la mi-journée, la lave avait atteint une altitude d’environ 1450 mètres et certains bras se dirigeaient vers le Cratère du Passage.

L’OVPF explique que ces coulées en gratons, poussées par le débit de l’éruption, progressent très lentement, par bonds, dès qu’une pente suffisante permet leur avancée qui a été évaluée à moins de 200 m en 24 heures.

Des incendies dans la végétation située au pied du rempart et au front de coulée ont été observés ces derniers jours.

On aperçoit le rougeoiement de la lave depuis la RN 2, mais le spectacle reste très lointain, près de 5 kilomètres en amont de la route.

Le spectacle n’est guère meilleur depuis le Piton de Bert car très peu de projections sont visibles et la lave circule en tunnels jusqu’à la limite des Grandes Pentes.

D’un point de vue scientifique, le tremor conserve des valeurs relativement stables. Son amplitude atteint encore 50% du maximum observé le 13 avril. Les flux de CO2 sont toujours en hausse en champ lointain, dans la région des Plaines.

Le léger gonflement de la zone sommitale et de la base du cône terminal semble se confirmer,. Cela montre que du magma continue à entrer dans le réservoir superficiel. L’éruption a peut-être encore de beaux jours devant elle.

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On May 4th, 2021, OVPF scientists were able to fly over Piton de la Fournaise in a microlight. The two eruptive cones are still active, but the lava fountains are significantly less powerful than before. A lava lake can still be seenwithin the largest cone, located upslope, while the smaller cone downslope only shows projections.

The lava flows of the eruption, which began on April 9th, continue their slow progression in the Grandes Pentes. By midday on May 4th, lava had reached an altitude of about 1,450 metres and some branches were heading towards the Cratère du Passage. OVPF explains that these lava flows progress very slowly, in leaps, a little faster when the slope gets steeper. Their advance has been evaluated at less than 200 m in 24 hours.

Fires in the vegetation at the foot of the rampart and at the flow front have been observed in recent days.

The glow from the lava ca be seen from RN 2, but it is still very distant, nearly 5 kilometres from the road.

There is hardly anyhing to see from the Piton de Bert because very few projections are visible and lava flows in tunnels down to the Grandes Pentes.

From a scientific point of view, the eruptive tremor maintains relatively stable values. Its amplitude reaches 50% of the maximum observed on April 13th. The CO2 flux is still increasing in the far field, in the Plains region. The slight inflation of the summit area and the base of the terminal cone seems to be confirmed. This shows that magma continues to enter the shallow reservoir. The eruption might still last some time.

Crédit photo : OVPF