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Colorimétrie de la pièce d’eau de l’Halema’uma’u (Hawai) // Colorimetry of Halema’uma’u’s water pond (Hawaii)

Aujourd’hui, le Kilauea n’est plus en éruption. Sans coulées de lave à étudier, les scientifiques du HVO se tournent désormais vers la pièce d’eau au fond du cratère de l’Halema’uma’u. Cela fait maintenant 15 mois que des eaux souterraines chaudes s’infiltrent dans le cratère d’effondrement apparu suite à l’évacuation du lac de lave et d’une partie de la chambre magmatique sommitale en 2018. Étant donné que le fond du cratère d’effondrement et la pièce d’eau sont physiquement inaccessibles, le HVO utilise des techniques à distance pour surveiller cet environnement changeant et potentiellement dangereux. Le HVO utilise des drones pour collecter des échantillons d’eau et les analyses chimiques donnent une idée de leur composition. Des caméras conventionnelles et thermiques surveillent en permanence la surface du lac et les fumerolles tout autour. Le LiDAR (Light Detection and Ranging) permet d’analyser l’évolution de la morphologie du lac. Un modèle numérique de terrain (MNT) est intégré aux mesures du niveau d’eau pour calculer la profondeur, le volume et le débit du lac. Ces ensembles de données quantitatives sont complétés par les comptes rendus écrits fournis par les scientifiques du HVO. Lorsque la pièce d’eau a été observée pour la première fois, c’était une mare de couleur turquoise à l’aspect laiteux. Plus tard sont apparues des teintes jaunes et des bordures vertes. Aujourd’hui, la surface du lac présente des lobes d’eau couleur rouille au-dessus d’une couche de couleur brun foncé, avec des taches brun clair. Des apports d’eau verdâtre émergent de la berge rocheuse le long de laquelle plusieurs taches rouges ont récemment été observées. La surface de l’eau est une mosaïque en mouvement constant. Ce patchwork de couleurs indique probablement des zones de température et des composants dissous différents. Leur mouvement est probablement provoqué par des différences de densité et d’apport d’eau douce.

Les scientifiques du HVO ont jugé nécessaire d’ajouter des mesures quantitatives à ces  observations visuelles de la couleur du lac.

Un colorimètre portatif, capable de mesurer la chromaticité et la luminosité, est actuellement testé sur le terrain. Ce type d’instrument a été utilisé sur le volcan Aso au Japon en 2010, et les scientifiques du HVO s’en sont inspirés. Les colorimètres sont  plus fréquemment utilisés dans l’industrie alimentaire et textile qu’en volcanologie.

La colorimétrie consiste à mesurer la longueur d’onde et l’intensité de la lumière. La quantification de la couleur peut être divisée en deux parties. La luminosité est la quantité de lumière réfléchie, émise par un objet ou qui le traverse. La chromaticité mesure la teinte et la couleur, indépendamment de la luminosité. La colorimétrie relie ces variables à la réception de la couleur par l’œil humain et à notre jugement sur le stimulus physique de la lumière. Sur le terrain, les scientifiques font des observations visuelles sur un champ large, puis orientent le colorimètre vers un centre d’intérêt. L’enregistrement de la chromaticité et de la luminosité s’appuie sur des ensembles de données hydrologiques et géologiques ; cela contribue à fournir des informations qui peuvent compléter d’autres observations à distance. Grâce à cette technique expérimentale, les scientifiques sont en mesure d’expliquer les couleurs dynamiques observées dans la pièce d’eau de l’Halema’uma’u. Il se peut que le changement de couleur du lac indique un jour une évolution de l’activité volcanique sur le Kilauea. En effet, des changements de couleur et d’apparence de l’eau ont déjà été observés dans d’autres lacs de cratère actifs dans le monde. Par exemple, sur le volcan Aso au Japon en 2003, le lac Yudamari est passé du bleu-vert au vert uni avant qu’une éruption se produise au fond du lac. Bien que l’on ne sache pas si le lac au fond de l’Halema’uma’u montrera un changement de couleur similaire avant une éruption, c’est un indicateur potentiel que les scientifiques du HVO vont continuer à étudier dans le cadre de la surveillance de l’activité du Kilauea.

Source: USGS / HVO.

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Today, Kilauea is no longer eruptive. With no lava flows to study, HVO scientists are turning to the water like at the bottom of Halema’uma’u Crater.

For 15 months now, hot groundwater has been seeping into the collapse pit created by the evacuation of the 2008–2018 Halema‘uma‘u lava lake and part of the underlying summit magma chamber. Since the gaping pit and the water lake rising within are physically inaccessible, HVO uses remote techniques to monitor this changing, and potentially hazardous, environment.

HVO uses Unoccupied Aircraft Systems (UAS, or drones) to collect water samples, the chemical analyses of which are snapshots of lake composition. Visual and thermal cameras keep constant watch on the lake surface and the hot fumaroles surrounding it. LiDAR (Light Detection and Ranging) helps to reveal the lake’s growing form. A Digital Elevation Model (DEM) is integrated with frequent water level measurements to calculate lake depth, volume, and inflow rate. These quantitative data sets are complemented by the written accounts of HVO scientists.

When the water pond first emerged, it was described as a pond of milky turquoise water. Later, it developed yellow hues and green shoreline margins. Today, the lake surface has lobes of rust orange water over expanses of deep brown, with patches of light brown and tan. Elongated green inflows emerge from the rocky shoreline, along which several ruddy spots have recently upwelled.

The water surface is a mosaic in constant motion. This patchwork may indicate zones of distinct temperature and dissolved constituents, and their movement is likely driven by differentials of density, wind, and fresh groundwater inflow.

HVO scientists recognized the need to define these valuable visual observations of colour with quantitative measurements.

A colorimeter instrument, a handheld optical device that measures chromaticity and brightness, is being field-tested for this purpose. A similar type of colour measurement was conducted at Aso Volcano in Japan in 2010, inspiring the techniques used by HVO. Colorimeters are more commonly used in industries like food processing and textile manufacturing than in volcanology.

Colorimetry is the measurement of the wavelength and intensity of light. The quantification of colour can be divided into two parts. Brightness, or luminicity, is the quantity of light that is reflected, emitted from, or passes through an object. Chromaticity is a measurement of hue and colorfulness, independent of brightness. Colorimetry relates these variables to the human eye’s sensation of colour, and to our judgment of the physical stimulus of light.

In the field, scientists make broad visual observations, then sight the colorimeter at a point of interest. The record of chromaticity and brightness builds upon hydrologic and geologic data sets, contributing insight that may help link other remote observations. Analysis of the colorimetry data from this experimental technique may help scientists explain the dynamic colours seen at the Halema‘uma‘u lake.

Lake colour changes may possibly even signal changing volcanic conditions beneath the watery depths.  Water colour and appearance changes have been observed at other active crater lakes around the world. For example, at Aso Volcano in Japan in 2003, Yudamari lake changed from blue-green to solid green before an eruption occurred at the lake bottom.

While it is not known if the water lake within Halema‘uma‘u would have a similar colour change prior to an eruption, it is a potential indicator that HVO scientists will be looking for as part of routine monitoring of Kīlauea activity.

Source: USGS / HVO.

Vue de la pièce d’eau au fond du cratère de l’Halema’uma’u fin octobre 2020 (Source : HVO)

Une histoire d’eau // About water

Ce n’est pas de la volcanologie, mais il est intéressant de connaître les origines de notre planète. Une récente étude parue dans la revue Science explique comment l’EAU a pu apparaître sur Terre.

L’eau recouvre 70 % de la surface de la Terre et est essentielle à la vie. Toutefois, son apparition fait l’objet d’un vieux débat scientifique. Une équipe de chercheurs français du Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CNRS/Université de Lorraine) explique  que notre planète, dès son origine, était riche en eau, vraisemblablement contenue en abondance dans les roches qui l’ont constituée.

Les conclusions de l’étude vont à l’encontre de la thèse dominante selon laquelle l’eau aurait été apportée par des astéroïdes et comètes ayant bombardé une Terre initialement sèche. Au vu des anciennes modélisations scientifiques, les disques de gaz et de poussière qui entouraient le Soleil avaient des températures trop élevées pour que l’eau condense et s’agglomère aux autres solides sous forme de glace. C’est ce qui expliquerait les conditions désertiques sur des planètes comme Mercure, Vénus et Mars, mais pas sur Terre.

Les scientifiques ont alors imaginé que l’eau était venue sur Terre beaucoup plus tard et les premiers responsables étaient des météorites dont les chondrites carbonées qui sont riches en eau. Toutefois, leur composition chimique ne correspond pas étroitement aux roches de notre planète. Les chondrites carbonées se sont également formées dans le système solaire externe, et il est donc peu probable qu’elles aient pu bombarder la Terre primitive.

Un autre groupe de météorites, les chondrites à enstatite, a la particularité d’avoir une composition chimique proche de celle de la Terre car elles contiennent des isotopes semblables d’oxygène, titane et calcium. Cependant, s’étant formés à proximité du Soleil, ont pensait que ces roches étaient probablement trop sèches pour avoir apporté beaucoup d’eau à la Terre. .

Afin de vérifier cette hypothèse, les scientifiques français se sont appuyés sur la spectrométrie de masse pour mesurer la teneur en hydrogène de 13 chondrites à enstatite. Ils ont alors constaté que les roches primitives en décelaient suffisamment pour fournir à la Terre au moins trois fois la masse d’eau de ses océans, voire plus encore. Les chercheurs ont aussi découvert que la composition isotopique de l’hydrogène des chondrites à enstatite était semblable à celle de l’eau stockée dans le manteau terrestre.

La composition isotopique des océans est pour sa part compatible avec un mélange contenant 95 % d’eau de ces chondrites, ce qui vient étayer la thèse selon laquelle elles sont à l’origine de l’eau terrestre. Les auteurs ont également trouvé que les isotopes de l’azote de ces météorites sont similaires à ceux de l’azote de la Terre.

L’étude n’exclut pas un apport ultérieur en eau par d’autres sources, comme des comètes, mais insiste sur le fait que les chondrites à enstatite ont contribué de manière significative à l’apport d’eau sur Terre, dès la formation de la planète.

Source : Presse scientifique.

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This is not volcanology, but it is always interesting to know more about the origins of our planet. A recent article released in the journal Science explains how WATER may have appeared on Earth. Water covers 70 percent of the Earth’s surface and is crucial to life as we know it, but how it got here has been a longstanding scientific debate.

The puzzle was a step closer to being solved after a French team from the Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CNRS/Université de Lorraine) reported they had identified which space rocks were responsible, and suggested our planet has been wet ever since it formed. The findings of the study contradict the prevalent theory that water was brought to an initially dry Earth by far-reaching comets or asteroids.

According to early models for how the Solar System came to be, the large disks of gas and dust that swirled around the Sun and eventually formed the inner planets were too hot to sustain ice. This would explain the barren conditions on Mercury, Venus and Mars, but not our Earth.

Scientists therefore theorized that the water came along after, and the prime suspects were meteorites known as carbonaceous chondrites that are rich in hydrous minerals. The problem was that their chemical composition doesn’t closely match our planet’s rocks. The carbonaceous chondrites also formed in the outer Solar System, making it less likely they could have pelted the early Earth.

Another group of meteorites, called enstatite chondrites, are a much closer chemical match, containing similar isotopes of oxygen, titanium and calcium. However, because these rocks formed close to the Sun, they had been assumed to be too dry to account for Earth’s rich reservoirs of water.

To test whether this was really true, the French scientists used mass spectrometry to measure the hydrogen content in 13 enstatite chondrites. The team found that the rocks contained enough hydrogen in them to provide Earth with at least three times the water mass of its oceans, and possibly much more. The researchers found the hydrogen isotopic composition of enstatite chondrites was similar to the one of the water stored in the terrestrial mantle.

The isotopic composition of the oceans was found to be consistent with a mixture containing 95 percent of water from the enstatite chondrites, one more proof these were responsible for the bulk of Earth’s water. The authors further found that the nitrogen isotopes from the enstatite chondrites are similar to Earth’s. They proposed these rocks could also be the source of the most abundant component of our atmosphere.

The research doesn’t exclude later addition of water by other sources like comets, but indicates that enstatite chondrites contributed significantly to Earth’s water budget at the time it formed.

Source: Scientific press.

La Planète Bleue vue depuis la Lune (Source : NASA)

La fonte inquiétante des glaciers (suite) // The alarming melting of glaciers (continued)

Un documentaire récemment diffusé sur la chaîne du National Geographic nous apprend que les glaciers himalayens autour de l’Everest fondent rapidement eux aussi. C’est le résultat d’observations et analyses faites par une équipe scientifique qui a gravi la plus haute montagne du monde. Contrairement à ce que d’autres expéditions ont conclu ces dernières années, les glaciers himalayens fondent, même à très haute altitude, au-dessus des zones d’accumulation. Les membres de la dernière expédition comprenaient des glaciologues et des biologistes. Ils ont effectué des mesures sur les glaciers et  dans les lacs et tous sont d’accord pour dire que le réchauffement climatique affecte les montagnes, même à très haute altitude.
L’Himalaya n’est pas seulement la plus jeune chaîne de montagnes, mais aussi le Troisième Pôle. Une région très importante de la chaîne de montagnes est l’Hindu Kush Himalaya (HKH) qui s’étend sur 3 500 kilomètres carrés dans huit pays, dont l’Inde, le Népal et la Chine. On le considère comme le château d’eau de l’Asie en raison de sa réserve d’eau sous forme de glace.
On estime que le HKH a la plus grande réserve de neige après les pôles ; ses glaciers sont essentiels à la vie d’un tiers de la population à travers le monde. Cela signifie que sans cette eau potable et d’irrigation, la vie serait impossible dans la péninsule indienne.
La situation actuelle des glaciers de l’Hindu Kush Himalaya est particulièrement alarmante. Selon une étude internationale sur les glaciers du monde publiée dans la revue Nature Geoscience, ceux du HKH contiennent probablement 27% moins de glace que le prétendaient les études antérieures. De plus, la région devrait perdre la moitié de sa superficie glaciaire d’ici 2060, donc dix ans plus tôt que l’échéance précédemment prévue de 2070.
Certains scientifiques font remarquer que le nombre de glaciers dans la région himalayenne a augmenté, mais c’est une illusion. Cette augmentation du nombre de glaciers est principalement due à la fragmentation des glaciers, les plus grands se divisant en plus petits. Cela se produit en raison du réchauffement climatique et de la perte constante de zones occupées par les glaciers.

À une échelle beaucoup plus petite, les glaciers du Mont Blanc dans les Alpes françaises fondent eux aussi de plus en plus vite. Tout en perdant leur glace, ils livrent leurs secrets Une brassée de journaux a récemment émergé du glacier des Bossons près de Chamonix. On peut encore y lire les gros titres : ils informaient les lecteurs qu’Indira Gandhi était devenue la première, et jusqu’alors la seule, femme Premier ministre de l’Inde en 1966.
Les exemplaires des journaux indiens se trouvaient probablement à bord d’un Boeing 707 d’Air India qui s’est écrasé sur la montagne le 24 janvier 1966, faisant 177 morts.
Une fois que les journaux auront séché, ils rejoindront une collection de plus en plus importante d’articles trouvés suite à la catastrophe. La découverte la plus étonnante a eu lieu en 2013, avec un coffret de pierres précieuses – émeraudes, saphirs et rubis – d’une valeur comprise entre 130 000 et 246 000 euros, probablement en provenance du crash de 1966.
Des restes humains ont également été retrouvés dans la même zone du glacier en 2017. On pense qu’ils provenaient du crash d’un autre avion indien, le Malabar Princess, qui est entré en collision avec la montagne en 1950.
Voir la note que j’ai écrite le 15 septembre 2018 sur ces événements tragiques:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2018/09/15/les-secrets-du-glacier-des-bossons-alpes-francaises/

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 A recent National Geographic documentary informs us that Himalayan glaciers around Mount Everest are melting rapidly. This is the result of the observations and analyses made by a scientific team that climbed the world’s highest mountain. Contrary to what other expeditions concluded in the past years, Himalayan glaciers are melting, even at very high altitudes, above the accumulation zones. The members of the last expedition included glaciologists and biologists. They took measurements on glaciers and lakes and all agreed to say that global warming was affecting the very high altitude universe.

The Himalayas are not only the youngest mountain range, but also the Third Pole. A very important area of the mountain range is the Hindu Kush Himalaya (HKH) region which spreads over 3,500 square kilometres across eight countries including India, Nepal and China. It is also known as the Water Tower of Asia due to its reserve of frozen water.
According to an estimate, HKH has the highest snow storage after the poles and its glaciers are the lifeline for one-third of the population across the globe. This means that without this water for drinking and irrigation, life would be impossible in the Indian peninsula.
The current situation of the glaciers in the Hindu Kush Himalaya is particularly alarming. According to an international study on the world’s glaciers published in journal Nature Geoscience, they probably contain 27 per cent less ice than previously suggested. What is more, the region is expected to lose half of its current glacier area by 2060, a decade earlier than the previously expected deadline of 2070.

Some scientists have noticed that the number of glaciers in the Himalayan area has increased but this is an illusion. This increase in the number of glaciers is primarily due to glacier fragmentation, big ones splitting into smaller ones. This is happening due to global warming and consistent loss in areas the glaciers occupy.

At a much smaller scale, the Mont Blanc glaciers in the French Alps are melting faster and faster too. While losing their ice, they are yielding more and more secrets A clutch of newspapers recently emerged from the Glacier des Bossons near Chamonix. One could still read the headlines from when Indira Gandhi became India’s first and so far only woman prime minister in 1966.

The copies of the Indian newspapers were probably aboard an Air India Boeing 707 that crashed on the mountain on January 24th, 1966, claiming 177 lives.

Once the papers have dried out, they will join a growing collection of found items from the crash. The most stunning find occurred in 2013, a box of precious stones – emeralds, sapphires and rubies – worth between 130,000 and 246,000 euros that is thought to have come from the 1966 crash.

Human remains were also found in the same area in 2017. They could have come from the crash of another Indian plane, the Malabar Princess, that collided with the mountain in 1950.

See the post I wrote on 15 September 2018 about these events:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2018/09/15/les-secrets-du-glacier-des-bossons-alpes-francaises/

Chaîne de l’Hindu Kush Himalaya(Source : Wikipedia)

Glacier des Bossons (Photo : C. Grandpey)

Dérèglement climatique : des glaciers du Pérou aux éclairs de l’Inde // Climate change: from glaciers in Peru to lightning in India

Les médias français seraient-il en train de se réveiller ? Certains ont timidement évoqué le dégel du permafrost  – alors que c’est la cause évidente – pour expliquer le déversement d’une cuve de diesel dans une rivière de Sibérie, avec la pollution inévitable qui s’en est suivie.

Aujourd’hui, le site web de la radio France Info indique que le réchauffement climatique a provoqué la fonte de la moitié de la surface des glaciers du Pérou au cours des 50 dernières années, avec la formation de nouveaux lacs. Ce n’est malheureusement pas un scoop. D’ailleurs, l’information ne fait pas la une des journaux. La politique intérieure est beaucoup plus importante.

J’ai écrit plusieurs notes dans lesquelles j’évoque le fonte des glaciers péruviens, avec les conséquences dramatiques pour la production d’eau potable, d’électricité et sur l’agriculture avec les problèmes d’irrigation. J’ai expliqué aussi que la fonte des glaciers et la disparition de leur eau allait entraîner des transferts de populations vers Lima, la capitale, où l’approvisionnement en eau dépend…des glaciers de la Cordillère des Andes .

Le Pérou a perdu 51% de sa surface glaciaire au cours des 50 dernières années en raison du réchauffement climatique. France Info donne l’exemple du glacier Pastoruri, long d’environ 5 kilomètres, qui a perdu plus de 50% de sa surface et reculé de 650 mètres entre 1980 et 2019, avec la formation d’un nouveau lac frontal.

Ce que ne précise pas la chaîne de radio, c’est que ces lacs de fonte glaciaire sont retenus par des moraines fragiles qui peuvent se rompre et libérer des quantités colossales d’eau qui vont menacer les villages en aval. C’est un problème que j’ai évoqué dans cette note le 3 mai 2018 :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2018/05/03/perou-leau-des-glaciers-menace-des-populations-peru-the-water-from-glaciers-threatens-populations/

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Une mauvaise nouvelle n’arrivant jamais seule, on apprends qu’en Inde la foudre tue régulièrement, mais que le récent bilan est particulièrement inquiétant. Les autorités de l’Etat de Bihar, dans le nord-est du pays, ont annoncé dimanche 5 juillet 2020 que des éclairs avaient tué au moins 147 personnes en dix jours, et 215 personnes depuis le mois de mars. Les scientifiques indiens pensent que cette recrudescence a probablement un lien avec le dérèglement climatique. En effet, la hausse des températures et le taux d’humidité trop important provoqué par des précipitations plus intenses sont les principales causes de la multiplication des éclairs.

Source : France Info.

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Are the French media becoming aware of climate change ? Some have timidly explained that the thawing of permafrost – when it is the obvious cause –  was the cause of the diesel spill in a Siberian river, with the inevitable pollution that ensued.
Today, France Info radio website reports that global warming has caused half of the surface of Peru’s glaciers to melt over the past 50 years, with the formation of new lakes. This is unfortunately not a scoop. The news does not make the headlines. Domestic policy is much more important.
I have written several notes drawing attention to the melting of Peruvian glaciers, with the dramatic consequences for the production of drinking water, electricity and on agriculture with irrigation problems. I also explained that the melting of the glaciers and the disappearance of their water would lead to population transfers to Lima, the capital, where the water supply depends … on the glaciers of the Andes.
Peru has lost 51% of its ice surface in the past 50 years due to global warming. France Info gives the example of the Pastoruri glacier, about 5 kilometres long, which lost more than 50% of its surface and retreated by 650 metres between 1980 and 2019, with the formation of a new frontal lake.
What the radio station does not specify is that these glacial lakes are held back by fragile moraines that can break open and release huge amounts of water that will threaten villages. This is a problem that I mentioned in this post on May 3rd, 2018:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2018/05/03/perou-leau-des-glaciers-menace-des-populations-peru-the-water-from-glaciers-threatens-populations/

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Bad news never coming alone, we learn that in India lightning kills regularly, but that the recent death toll is particularly worrying. Authorities in Bihar state in the northeast of the country announced on Sunday July 5th, 2020 that lightning strikes have killed at least 147 people in ten days, and 215 people since March. Indian scientists believe that this upsurge is probably linked to climate change. Indeed, the rise in temperatures and the excessively high humidity caused by more intense precipitation are the main causes of the multiplication of lightning.
Source: France Info.

Pastoruri, l’un des glaciers de la Cordillera Blanca (Crédit photo: Wikipedia)