Les volcans ont aveuglé les humains pendant des millénaires, laissant des villes entières à la merci de leurs éruptions dévastatrices. Mais, comparés à d’autres catastrophes naturelles, les volcans offrent une variété d’indices discrets menant à leur destruction. De nouveaux développements dans les systèmes de surveillance des volcans permettent aux scientifiques de détecter, prévoir et planifier les éruptions avec plus de précision que jamais auparavant.
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"Nous sommes maintenant en mesure de mettre en place des instruments très précis sur les volcans pour surveiller les types de gaz émis, ce qui nous donne une idée de la place du magma dans le système", explique Marie Edmonds, volcanologue. travaille depuis environ 15 ans parmi les volcans en flammes. "Nous pouvons voir des tendances dans les données relatives aux éruptions qui sont sur le point de se produire."
Edmonds fait partie du groupe international Deep Carbon Observatory, qui s’emploie à installer de nouveaux capteurs de gaz sur 15 des 150 volcans les plus actifs de la planète d’ici à 2019, afin d’améliorer leur capacité à prévoir différents types d’éruptions dans le monde. La semaine dernière, le Deep Carbon Observatory a publié une visualisation interactive, appuyée en partie par le programme mondial de volcanologie de la Smithsonian Institution, qui permet au public de regarder les visualisations de données volcaniques historiques évoluant dans le temps.
La visualisation permet également aux téléspectateurs de suivre le déploiement de nouveaux capteurs. Ces capteurs mesurent en permanence le dioxyde de carbone, le dioxyde de soufre et la vapeur d'eau émanant des volcans. Ils sont placés dans de grandes boîtes et enfouis sous terre avec des antennes à la surface. Ces dernières années, les progrès de l'électronique les ont rendus plus précis et plus abordables, ce qui a permis aux scientifiques de les utiliser davantage dans le monde.
Pourtant, placer ces capteurs au-dessus des volcans actifs n'est pas sans risque. Les chercheurs doivent porter des combinaisons réfléchissantes pour protéger leur peau contre la chaleur excessive et des masques à gaz pour protéger leurs poumons des brûlures causées par les gaz corrosifs, parfois après avoir parcouru de longues distances dans des régions isolées pour atteindre un site. Mais Edmond affirme que le potentiel de ce travail pour les populations à risque rend les parties les plus dangereuses du travail valables.
«C'est génial de savoir que vous faites quelque chose pour aider les gens», a déclaré Edmonds. "Vous pensez à ce que vous faites parce que c'est parfois dangereux, mais je l'apprécie vraiment."
Le volcanologue Tobias Fischer de l'Université du Nouveau-Mexique parcourt le mur de cratère escarpé du volcan Gareloi en train de dégazer vigoureusement dans l'ouest des îles Aléoutiennes pour collecter un échantillon de gaz volcanique. (Taryn Lopez, Université de l'Alaska Fairbanks) Le mois dernier, des chercheurs de l'équipe d'Edmonds ont fixé un de leurs capteurs sur un drone et ont mesuré les émissions d'un volcan éloigné de Papouasie-Nouvelle-Guinée sur une courte période, démontrant ainsi une autre technique récemment mise au point utilisée pour collecter des instantanés de l'activité volcanique. Collectés sur différents types de volcans, ces instantanés aident les scientifiques à mieux comprendre la complexité des activités menant à une éruption. (Ce que les drones ne peuvent pas faire, cependant, c'est prendre des mesures à long terme.)
Les capteurs de gaz aident à prévoir les éruptions car, à mesure que le magma monte, la libération de pression qui en résulte libère des gaz dissous dans le magma. Le dioxyde de carbone s'échappe relativement tôt et, à mesure que le magma glisse plus haut, le dioxyde de soufre commence à s'échapper. Les chercheurs utilisent le rapport de ces deux gaz pour déterminer la distance à laquelle le magma se rapproche de la surface de la Terre et l’imminence possible d’une éruption.
À mesure que le magma se lève, il se propage également à travers les rochers et provoque de minuscules tremblements de terre qui ne sont généralement pas ressentis par les humains mais détectables à l'aide d'un équipement sismique sensible. L'équipe d'Edmonds couple souvent des capteurs de gaz avec des stations sismiques et utilise les données en tandem pour étudier les volcans.
Robin Matoza, chercheur à l'Université de Californie à Santa Barbara qui ne participe pas aux recherches d'Edmond, reconnaît que les progrès technologiques de ces dernières années ont considérablement amélioré la capacité des chercheurs à comprendre le fonctionnement interne des volcans et les comportements à l'origine des éruptions. Dans les endroits où son équipe n’avait autrefois que quelques stations sismiques, il est désormais possible d’en installer 10 ou plus en raison de la taille réduite et de l’accessibilité croissante de la technologie. La capacité de calculer les données collectées s'est également améliorée ces dernières années, a déclaré Matoza.
«Maintenant, nous pouvons facilement stocker des années de données sismiques sur une petite clé USB», explique Matoza, qui étudie les signaux sismiques émis par les volcans avant les éruptions. «Nous pouvons donc facilement interroger des données volumineuses et en savoir plus sur les processus qu’elles contiennent.»
Les chercheurs de l'équipe de Marie Edmond s'apprêtent à poser leur drone après un vol dans le panache de gaz du volcan Ulawun, en Papouasie Nouvelle Guinée. Pendant le vol, les instruments montés sur le drone ont mesuré les rapports de gaz dans le panache de gaz. (Kila Mulina, Observatoire du volcan Rabaul, Papouasie-Nouvelle-Guinée) Pour compléter les informations gaz et sismiques à une plus grande échelle, les chercheurs utilisent des satellites pour étudier les éruptions d'en haut. Les volcanologues de l’Observatoire des volcans d’Alaska à Anchorage et à Fairbanks recueillent régulièrement cette série de données sur les gaz, les sismiques et les satellites, surveillant environ 25 volcans dans l’État et offrant des alertes rapides aux résidents.
Par exemple, ils ont émis une série d'avertissements au cours des mois précédant l'éruption du mont Redbout en 2009, à environ 180 km au sud-ouest d'Anchorage. Ils travaillent également en étroite collaboration avec la Federal Aviation Administration pour aider à détecter les dangers pour l'aviation lors d'éruptions.
Au fil du temps, les chercheurs conviennent que les satellites deviendront de plus en plus utiles pour la collecte de données sur de grandes régions. Mais pour le moment, les satellites sont moins précis et moins fiables que les autres outils, en partie parce qu’ils ne collectent pas les données aussi rapidement et ne fonctionnent pas bien par temps nuageux.
«Un satellite peut survoler un volcan et être masqué par des nuages», explique Matt Haney, volcanologue à l’Observatoire des volcans d’Alaska. "J'imagine qu'à l'avenir, de nouveaux satellites seront lancés, qui seront encore plus puissants."
Selon Edmonds, malgré les difficultés inhérentes à ces travaux, il peut être plus facile de prévoir les éruptions volcaniques que certains autres aléas en raison de la multiplicité des signes avant-coureurs précédant les éruptions par rapport à certains tremblements de terre et autres catastrophes soudaines. Et bien que les chercheurs puissent ne pas être en mesure de prévoir le jour ou l'heure exacts d'une éruption, la technologie en évolution rapide les oriente dans cette direction.
«Plus il y a d'instruments et plus de capteurs contribuent à notre boîte à outils», déclare Edmonds. "Nous sommes un pas de plus."
