earth-of-fire

Après le séisme du 20 mai, la région d’Emilie-Romagne a de nouveau été touchée le 29 mai par une forte secousse de Magnitude 5,8 à une profondeur de 9,6 km.

Magnitude : Mw 5.8
UTC Time :  Tuesday, May 29, 2012 at 07:00:03 UTC
Local time at epicenter : Tuesday, May 29, 2012 at 09:00:03 AM at epicenter
Depth (Hypocenter) : 9.6 km (USGS), 10.8 (INGV)
Geo-location(s) :
4 km N Mirandola (pop 23,078)
33 km N Modena (pop 181,011)
40 km (24 miles) NNW of Bologna, Italy
59 km (36 miles) E of Parma, Italy

Carte INGV des épicentres de la séquence sismique entre le 16 et le 29.05.2012 - les épicentres du 29.05, en rouge, sont situés plus à l'ouest par rapport aux précédents séismes - doc. INGV

Cette secousse a été plus meurtrière que la première, en raison de la fragilisation des constructions par le premier évènement et les nombreuses répliques qui ont suivi.

On totalise pour ce second séisme de magnitude importante 17 morts, 1 disparu, 350 blessés et 8.000 personnes déplacées, qui s’ajoutent aux 6.000 déjà contraintes de quitter leur domicile, ce qui fait monter le total des personnes privées d’un toit à 14.000 personnes.

Environ 8.000 bâtiments ont été soit détruits, soit endommagés, ce qui fait grimper la facture immobilière de 250 à 300 millions d’euros.

Contexte tectonique régional de la Méditerranée occidentale [d’après Cadet et Funiciello, 2004]. - in doc. Recent tectonic reorganization of the Nubia-Eurasia convergent boundary heading for the closure of the western Mediterranean / A. Billi & al.

Bref aperçu tectonique :

Dans le cadre général de la remontée de l’Afrique en direction de l’Europe, l’évolution de la fin du Cénozoïque suit un cycle de Wilson en quatre étapes majeures :

- une subduction vers le nord de la plaque Nubienne, avec une extension d’arrière-arc depuis 35 Ma.

- à partir de 15 Ma, un arrêt de la subduction qui se propage de l’ouest vers l’est, le long de la frontière de plaque

- vers 8-10 Ma, une déformation compressive se met en place d’ouest vers l’est, en domaine d’arrière-arc, ce qui conduit à une inversion tectonique

- de nouvelles zones de subduction sont susceptibles de se mettre en place dans ces zones d’arrière-arc.

Schéma d’évolution tectonique de la subduction de la Méditerranée
occidentale entre Nubie et Eurasie depuis 15 Ma [d’après Faccenna
et al., 2004].

L’évolution tectonique de la méditerranée occidentale est couplée à une rotation de la botte axée sur sa zone nord et l’obstacle que constitue la chaîne alpine.

Toute une série de failles sont présentes dans la vallée du Pô, coincée entre les Alpes et les Apennins … comme autant de rides d’expression.

                         Doc. Scienzeedintorni / blogger.

Lors d'un tremblement de terre de forte amplitude, il existe un phénomène dit de liquéfaction des sols sablonneux. Les ondes de choc compriment le sol plus vite que l'eau qui ne peut s'échapper faisant ainsi grimper la pression de cette dernière. Plus la pression de l'eau augmente, plus l'eau supporte la charge et moins le sable la supporte. C'est alors que le sol perd sa cohésion et commence à couler comme un liquide.

Ce phénomène s'est produit par exemple lors du tremblement de terre de Niigata au Japon en 1964 , celui de Sendai en 1978, ou de Christchurch en Nouvelle-Zélande en 2011.

Crevasse témoignant du phénomène de liquéfaction dans un champ de maïs en Emilie-Romagne - photo Sciences de la Terre / Université de Modène et Reggio Emilia - via Republica.it

Photos du phénomène de liquéfaction sur le site Flickr de l'INGV.

On peut le constater également sur cette vidéo de la RAI.

- Scienzeedintori - Considerazioni preliminari sil terremoto di stamattina in Italia Settentrionale - 20 maggio 2012

                      Chaiten / chili - éruption 2008 - "Best picture of the year 2008 "

De multiples observateurs ont remarqué depuis l’éruption du Vésuve et la destruction de Pompeï, relatée dans les écrits de Pline, que les éruptions provoquent souvent des orages et des éclairs, plus tard ce sont les œuvres des peintres et illustrateurs qui ont mis ce phénomène à l’honneur du point de vue esthétique … mais ce n’est que récemment, que les chercheurs ont mis en place des stations de surveillance destinées à mesurer l’activité électrique et étudier les causes de ces éclairs.

"L'éruption du Vésuve vue de Naples, octobre 1822" G. Julius Poullet Scrope, Masson, 1864. Historical Draw from George Julius Poulett Scrope (1797-1876)

Le principe de base est connu : les différentes particules de cendres du panache volcanique se chargent électriquement lors de collisions, certaines positivement, d’autres négativement. Des différences entre l'aérodynamisme des particules chargées séparent celles qui sont chargées positivement de celles qui le sont négativement. Lorsque la différence de charge devient trop importante, l’éclair se produit.

Ce processus permet au nuage/panache de se décharger comme le fait un cumulonimbus d’orage.

                                       Schéma lightning science / Geology.com

                  Mécanismes de décharge et types d'éclairs  généré dans / autour d'un cumulonimbus.

Un projet de recherche expérimental, financé en partie par une subvention de l'USGS à l'Université de Washington, appelé WWLLN - pour World Wide Lightning Location Network - et créé en 1996, vise à identifier de manière fiable les éclairs liés aux panaches de cendres volcaniques, et donc en relation avec une éruption, parmi les éclairs provenant d'orages situés dans les zones volcaniques.

Le programme détecte à chaque minute les éclairs, et après analyse informatique, envoie une alerte éventuelle d'éruption auprès de l'AVO - Alaska Volcano Observatory.

Pour étudier plus précisément ces manifestations éphémères, des volcanologues de l'Alsaka Volcano Observatory se sont associés à de véritables chasseurs d'éclairs professionnels, en l'occurrence l'équipe de Ronald Thomas, du Langmuir Laboratory (université New Mexico Tech), qui traque les manifestations radioélectriques de l'atmosphère partout dans le monde et travaille aussi avec la Nasa.

Une première observation poussée est effectuée en janvier 2006 lors de l’éruption du Mont Augustine, dans le détroit de Cook en Alaska. Elle est faite grâce au L.M.A. – Langmuir laboratory’s lightning Mapping Array – qui enregistre l’activité radioélectrique sur une large bande de fréquences.

Les éclairs ont duré seulement 10 minutes pendant l’éruption de l’Augustine. Cependant, pendant cette période, les chercheurs ont observé 300 coups de foudre. Ronald Thomas les compare à un violent orage tels que ceux observés en été dans le Midllewest.
Il suspecte que la présence d’éclairs pourrait être en relation avec la puissance de l’éruption et avec le type de volcan. Les éruptions les plus fortes ont produit plus de débris hautement chargés et donc peuvent produire plus d’éclairs. Les volcans effusifs tels que ceux d’Hawaii, qui produisent actuellement uniquement des coulées de lave, ne génèrent en principe pas d’éclairs.

Deux types d’éclairs sont produits d’après les observations : 

- des éclairs précoces sont produits juste à la sortie de la bouche du volcan, lorsque l’éruption débute et que le magma se fragmente. Ils montent vers l’intérieur de la colonne éruptive en formation.

                       Sakura-jima / Japon - 09.01.2010 - photo Thorsten Boeckel

                                Eyjafjallajökull - 18.04.2010 - photo Orvaratli

- Dans un deuxième temps, les éclairs se forment dans le panache lui-même, et ressemblent à ceux produit dans un orage : branches multiples et durée d’une demi-seconde environ.

                         Eyjafjallajökull - avril 2010 - photo Skarphedinn Thrainsson / Flickr

En mars et avril 2009, c’est au tour du Redoubt de servir de terrain expérimental. Vingt-trois épisodes distincts de productions d’éclairs volcaniques sont observés durant l’éruption et deux phases d’activité électrique distinctes sont également remarquées, respectivement durant la phase explosive et la phase dite de panache.  - Redoubt / Alaska 28.03.2009 - photo Brentwood higman

La phase explosive est caractérisée par de petites décharges survenant directement au dessus de l’évent. Les éclairs se répartissent sur 1 à 50 km².

La phase de panache voit les décharges se produire à l’intérieur de la colonne éruptive.

                   Puyehue - Cordon-Caulle / Chili - 04.06.2011 - photo Francisco Negroni / AP

Avec le temps, l’extension horizontale des flashes augmente, les plus importants se produisant à la fin de la phase de panache. La distribution de la composante horizontale des décharges au cours du temps indique que la structure chargée du panache évolue d’un complexe grumeleux vers une stratification horizontale plus simple.

                                     Eyjafjallajökull - 16.04.2010 - photo Marco Fulle

                      Kirishima / Japon - photo Minami Nippn Shibun

Mais les éclairs dans le nuage pourraient être liés au gel de l’eau, qui électrifierait les nuages dans les orages.

Cette hypothèse a été émise par une équipe de chercheurs islandais et britanniques qui ont étudié l’éruption en 2010 du volcan islandais Eyjafjallajökull. Ils ont découvert que l’éclair dans le nuage n’avait seulement lieu que quand les températures au sommet du nuage de cendres chutaient en dessous de -20°C. C’est la température à laquelle les gouttes d’eau très froides gèlent dans l’atmosphère, d’après Alec Bennet, physicien atmosphérique ayant participé à l’étude. 

La hauteur du panache est un facteur clef régissant aussi la quantité d’éclairs durant l’orage volcanique, qui se produit dans des panaches d’une hauteur supérieure à 10.000 mètres.

De hauts panaches contribuent à la génération de la charge au travers de collisions avec les particules de glace, en fournissant de forts courants ascendants, eux-mêmes dépendants de l’énergie thermique de l’éruption.

Cette observation est importante, d’après Sonja Behnke qui a écrit à ce sujet dans la Journal of volcanology and Geothermal research 2012 - (Observations of volcanic lightning during the 2009 eruption of Redoubt Volcano) - , parce que les systèmes pour surveiller les éclairs pouvaient aussi fournir une estimation de la taille de l’éruption, ce qui n’est pas toujours facile à évaluer pour les volcans éloignés.

Lors d’une précédente éruption au Mont Redoubt en 1989 et 1990 par exemple, la taille du nuage n’était pas connue et un avion a failli s’écraser après être passé à travers le nuage de cendres et après avoir perdu temporairement toute alimentation électrique de ses moteurs.

Sonja Behkne et ses collègues ont suggéré que des stations à très haute fréquence similaires à celles installées au Mont Redoubt pourraient être utilisées pour surveiller les volcans, lancer des alertes et estimer la taille des nuages lors d’éruptions.

Cette technique vient de faire l'objet d'une publication à l'AGU - American Geophysical Union - 2010 fall meeting  : "Global detection of explosive volcanic eruptions with the World Wide Lightning Location Network (WWLLN) and application to aviation safety.

Deux pages distinctes reprennent d'une part 262 volcans monitorés sur le site AVO (http://flash3.ess.washington.edu/USGS/AVO/), d'autre part les 1563 volcans repris par le Global Volcanism Program (http://flash3.ess.washington.edu/USGS/Global/) ; ces pages sont accessibles via les liens soulignés.

                Puyehue - Cordon-Caulle / Chili -  05.06.2011 - Carlos Guttierez / Reuters

Les résultats de ces mesures de surveillance peuvent également aider les chercheurs à déterminer comment les nuages volcaniques deviennent électrifiés par un processus qui séparent les charges négatives des charges positives dans différentes parties du nuage.

Sources :

- Behnke, Sonja. A., et al. - Observations of volcanic lightning during the 2009 eruption of Redoubt Volcano, J. Volcanol. Geotherm. Res. (2012), doi:10.1016/j.jvolgeores. 2011.12.010

- Geology.com - Photos of lightning in the Redoubt volcano ash cloud - Brentwood Higman / Ground Truth trekking.org

L’océan et l’atmosphère sont des fluides en constant mouvement. A notre échelle, on ne perçoit ces mouvements qu’en sentant le souffle du vent ou le courant le long de l’eau. Les satellites nous permettent d’avoir une vision globale du phénomène.

Allées de von Karman photographiées (en fausses couleurs) par le satellite Landsat 7 au dessus des îles Aléoutiennes - doc. Nasa

Ces curieuses formations nuageuses sont appelées allée de tourbillons de von Karman , ou encore allée de Bénard-von Karman ; elles se forment lorsque l’air glisse autour d’un objet, causant une séparation des flux et la création de tourbillons dans son sillage.

Dans le cas qui nous intéresse, l’objet troublant l’écoulement du fluide est une île ou un groupe d’île, souvent d’origine volcanique sur les exemples présentés.

Lorsqu’un vent dominant rencontre ces îles, la perturbation dans le flux se propage vers l’aval de celles-ci en une double rangée de tourbillons qui alternent leur sens de rotation (dans le sens horaire et anti-horaire).

Phénomène décrit par von Karman - Von Kármán vortex street animation, courtesy Cesareo de La Rosa Siqueira / English wikipedia.

Ndlr : Ne regardez pas trop longtemps cette animation ... elle hypnotise !

Ce phénomène a été décrit par l’ingénieur aéronautique hongro-américain Théodore von Karman - Szőllőskislaki Kármán Tódor, qui fut professeur d’aéronautique au California Institute of Technology, puis le premier directeur du Jet Propulsion Laboratory de 1938 à 1944 et responsable d’avancées cruciales en aérodynamique.

La Nasa a bien analysé le phénomène d’allée de von Karman grâce aux images prises en 1999 par le satellite Landsat7 au dessus des îles Juan Fernandez, aussi connues comme îles Robinson Crusoe, situées au large des côtes chiliennes.

L’obstacle est ici constitué par une île de 1,5 km. de diamètre et 1,6 km. de hauteur , l’île Alejandro Selkirk, vis-à-vis d’un paquet de stratocumulus marins. Ce type de nuage, soit dit en passant, joue un rôle important dans le refroidissement de la surface terrestre, et contrarie ainsi partiellement le réchauffement climatique.

Un vent equatorial soutenu et régulier crée un vortex de sens horaire à la pointe est de l’île, et un vortex anti-horaire à sa pointe ouest. Ces vortex croissent ensuite avec leur avancée sous le vent  sur des centaines de kilomètres.

            Vortex au dessus des îles Juan Fernandez - 15.09.1999 - images Nasa Landsat 7

Autre détail de cette photo montrant les sens horaire et anti-horaire des vortex créé par l'île Selkirk -15.09.1999 - images Nasa Landsat 7

Un autre exemple au dessus de l'archipel des Galapagos, où la forme des différentes îles influence la formation des vortex.

         Vortex au dessus des îles Galapagos, par le satellite Terra MODIS le 08.09.2010 - 500 m.

Ces allées de von Karman ont été aussi photographiées par le satellite Envisat de l’ESA (capter MERIS – Medium Resolution Imaging Spectrometer), au dessus des archipels de la Macaronésie, Madère, les Canaries et le Cap Vert.

             Vortex au dessus des îles Canaries, au centre droit(© ESA Agence spatiale Européenne)

Cette image a été saisie par le spectromètre MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) embarqué sur le satellite Envisat fabriqué par Astrium.

En haut au centre, on aperçoit l'île de Madère, ravagée ce 14 août 2010 par un incendie, et le nuage qui s'en dégage. Cet incendie a détruit presque intégralement le parc écologique de Funchal, sur les hauteurs de la capitale.

                   Allées de von Karman au dessus des îles du Cap Vert - photo weather vortex

Sources :

- Weather Vortex - the strange world of weird climate and weather phenomena - link

- ESA - European Space Agency - link

Papouasie Nouvelle-Guinée – Bagana

Une image mise en ligne prise par le satellite EO-1 / ALI montre une coulée de lave épaisse et longue d’environ 2300 m. Elle se présente en couleurs brun foncé, alors que des coulées plus anciennes sont légèrement couvertes par la végétation et présentent une couleur vert clair. D’après les images prises par Landsat 7, on situe sa mise en place entre mars 2011 et février 2012.

Bagana - 16.05.2012 - Nasa EO-1 / ALI - NASA images By Jesse Allen and Robert Simmon using EO-1 ALI data. Caption by Robert Simmon.

Mexique – Popocatepetl

L’activité restait stable et  un niveau élevé cette semaine : la sismicité reste marquée par des phases de trémor spasmodique et harmonique, accompagnée d’émissions de panaches chargés tantôt en gaz et vapeur, tantôt de cendres. Le dernier rapport du Cenapred du 23.05 mentionne 17 "exhalations" de basse et moyenne intensité, d’incandescence nocturne et d’expulsion de fragments incandescents sur les flancs du volcan.

                             Popocatpetl - 22.05.2012 - webcam Cenapred Tlamacas

Guatemala – Fuego

Après le paroxysme du 19.05, on relève quelques explosions, stromboliennes, accompagnées de panache montant à 500 m.au dessus du cratère, le 20 mai, dérivant vers le SO sur 8 km. Le 22, des explosions ont généré un panache de 1000 m.dérivant sur 10 km vers le S et le SE.

Les coulées de lave sont toujours alimentées sur le flanc SE en direction de la barranca Las Lajas. (Insivumeh)

Le Conred recommande la prudence en raison de risques de lahars générés par une mobilisation de matériaux instables par les pluies.

Equateur - Tungurahua

L'activité est de nouveau en hausse depuis le 18 mai, accompagnée de secousses LP, dues aux mouvements de fluides dans la plomberie du volcan et des phases de trémor. Un panache modérément chargé en cendres est monté à 1.000 mètres et des retombées de cendres sont signalées sur les villages du flanc SO.

L'IGEPN signale un nouveau regain d'activité sismique le 23 mai avec émission constante et peu énergétique d'un panache de vapeur et gaz, plus ou moins chargé en cendres.

Tunguahua - 23.05.2012 14h51 - panache de cendres et nuages lenticulaires en formation sur le sommet - photo Webcam IGEPN

Grèce – Santorin

L’agence spatiale européenne - ESA - a mis en ligne une vidéo illustrant les déformations du sol de Nea Kammeni, situé dans la caldeira de Santorin, enregistrée entre mars 2011 et février 2012 par le radar du satellite Envisat (DInSAR).

Ces données ont été analysées par des volcanologues réunis en mars 2012 ; dans leur rapport, ils émettent l’hypothèse d’une intrusion magmatique de 14 millions de m³ dans la zone de stockage située à 5 km. de profondeur. Les secousses sismiques enregistrées sur la même période dessinent un plan de faille quasi vertical, orienté SO-NE passant sous les îles Kammeni.

L’absence de migrations des foyers sismiques vers la surface et l’absence de SO2 dans les gaz semble indiquer que le magma ne fait que se stocker, sans risque éruptif à court terme.

Le volcan a cessé son inflation depuis 3 semaines et semble entamer un cycle déflatoire.

(ESA – Activolcans / Laboratoire Magma & Volcans, Clermont-Ferrand)

Japon - Sakura-jima

Entre dimanche et lundi matin, le volcan a émis le plus gros nuage de cendres de ces six dernières années (depuis la reprise de l'activité en 2006), avec 4 éruptions. Durant cette période, 733 grammes de dépôts de cendres au m²ont été enregistrés.

Ces retombées gênent la vie des habitants de Kagoshima, qui s'en protègent grâce à des parapluies; les services météo craignent un impact sur l'agriculture locale et les transports; plusieurs trains ont été annulés. (House of Japan)

               Sakura-jima - Avant-dernière vidéo mise en ligne 18.05.2012

Il est toujours en pleine forme ce 24.05 : https://www.youtube.com/watch?v=pDnoyl5WtAg&feature=plcp

D'autres nouvelles sur le Global Volcanism Program weekly report