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9.2 : Produits de l'activité volcanique - Géosciences

9.2 : Produits de l'activité volcanique - Géosciences


9.2 : Produits de l'activité volcanique - Géosciences

9.2 : Produits de l'activité volcanique


Les volcans sont des montagnes mais ils sont très différents des autres montagnes, ils ne sont pas formés par pliage et froissement ou par soulèvement et érosion. Au lieu de cela, les volcans sont construits par l'accumulation de leurs propres produits éruptifs - lave, bombes (encroûtées sur les coulées de cendres et tephra (cendres et poussières en suspension). Un volcan est le plus souvent une colline ou une montagne conique construite autour d'un évent qui se connecte avec réservoirs de roche en fusion sous la surface de la Terre.Le terme volcan fait également référence à l'ouverture ou à l'évent par lequel la roche en fusion et les gaz associés sont expulsés.

Poussée par la flottabilité et la pression des gaz, la roche en fusion, qui est plus légère que la roche solide environnante, se fraie un chemin vers le haut et peut finalement se briser à travers les zones de faiblesse de la croûte terrestre. Si c'est le cas, une éruption commence et la roche en fusion peut s'écouler de l'évent sous forme de coulées de lave non explosives, ou si elle peut jaillir violemment dans l'air sous forme de nuages ​​denses de fragments de lave. Des fragments plus gros retombent autour de l'évent, et des accumulations de fragments de repli peuvent se déplacer vers le bas à mesure que les cendres s'écoulent sous la force de gravité. Certaines des matières éjectées les plus fines peuvent être emportées par le vent pour tomber au sol à plusieurs kilomètres de distance. Les particules de cendres les plus fines peuvent être injectées à des kilomètres dans l'atmosphère et transportées plusieurs fois à travers le monde par les vents stratosphériques avant de se déposer.

Fontaine de lave et débris volcaniques lors de l'éruption du Kilauea Iki de 1959 sur le volcan Kilauea, à Hawaï.

La roche fondue sous la surface de la Terre qui s'élève dans les cheminées volcaniques est connue sous le nom de magma, mais après avoir éclaté d'un volcan, elle est appelée lave. Originaire de plusieurs dizaines de kilomètres sous le sol, le magma ascendant contient généralement des cristaux, des fragments de roches environnantes (non fondues) et des gaz dissous, mais il s'agit principalement d'un liquide composé principalement d'oxygène, de silicium, d'aluminium, de fer, de magnésium, de calcium, sodium, potassium, titane et manganèse. Les magmas contiennent également de nombreux autres éléments chimiques à l'état de traces. Lors du refroidissement, le magma liquide peut précipiter des cristaux de divers minéraux jusqu'à ce que la solidification soit complète pour former une roche ignée ou magmatique.

Le diagramme ci-dessous montre que la chaleur concentrée dans le manteau supérieur de la Terre augmente suffisamment les températures pour faire fondre la roche localement en fusionnant les matériaux avec les températures de fusion les plus basses, résultant en de petites taches isolées de magma. Ces gouttes s'accumulent ensuite, s'élèvent à travers des conduits et des fractures, et certaines peuvent finalement se rassembler à nouveau dans des poches ou des réservoirs plus grands (« réservoirs de rétention ») à quelques kilomètres sous la surface de la Terre. La pression croissante à l'intérieur du réservoir peut pousser le magma plus haut à travers des zones structurellement faibles pour éclater sous forme de lave à la surface. Dans un environnement continental, les magmas sont générés dans la croûte terrestre ainsi qu'à des profondeurs variables dans le manteau supérieur. La variété des roches en fusion dans la croûte, ainsi que la possibilité de se mélanger avec des matériaux en fusion du manteau sous-jacent, conduisent à la production de magmas avec des compositions chimiques très différentes.

Un schéma idéalisé d'un volcan dans un environnement océanique (à gauche) et dans un environnement continental (à droite).

Si les magmas se refroidissent rapidement, comme on peut s'y attendre près ou à la surface de la Terre, ils se solidifient pour former des roches ignées finement cristallines ou vitreuses avec peu de cristaux. En conséquence, les laves, qui sont bien sûr très rapidement refroidies, forment des roches volcaniques typiquement caractérisées par un faible pourcentage de cristaux ou de fragments enchâssés dans une matrice de verre (magma trempé ou surfondu) ou de matériaux cristallins à grains plus fins. Si les magmas ne pénètrent jamais la surface pour éclater et restent profondément sous terre, ils se refroidissent beaucoup plus lentement et laissent ainsi suffisamment de temps pour soutenir la précipitation et la croissance des cristaux, entraînant la formation de roches ignées à grains plus grossiers, presque complètement cristallines. Après la cristallisation et la solidification finales, ces roches peuvent être exhumées par l'érosion plusieurs milliers ou millions d'années plus tard et être exposées sous forme de grands corps de roches dites granitiques, comme, par exemple, celles spectaculairement exposées dans le parc national de Yosemite et d'autres parties de les majestueuses montagnes de la Sierra Nevada en Californie.

Deux termes polynésiens sont utilisés pour identifier le caractère de surface des coulées de lave hawaïennes. Aa , un basalte d'apparence rugueuse et en blocs, un peu comme du laitier de four, est montré à gauche. Pahoehoe , une variété plus fluide avec un aspect lisse, satiné et parfois vitreux, est montré à droite.

La lave est brûlante lorsqu'elle se déverse ou s'échappe d'un évent, mais passe rapidement au rouge foncé, au gris, au noir ou à une autre couleur en refroidissant et en se solidifiant. La lave très chaude et riche en gaz contenant du fer et du magnésium en abondance est fluide et s'écoule comme du goudron chaud, tandis que la lave plus froide et pauvre en gaz riche en silicium, sodium et potassium s'écoule lentement, comme du miel épais dans certains cas ou dans d'autres comme pâteux, masses en blocs.

Tous les magmas contiennent des gaz dissous, et lorsqu'ils remontent à la surface pour éclater, les pressions de confinement sont réduites et les gaz dissous sont libérés soit de manière silencieuse, soit de manière explosive. Si la lave est un fluide mince (non visqueux), les gaz peuvent s'échapper facilement. Mais si la lave est épaisse et pâteuse (très visqueuse), les gaz ne se déplaceront pas librement mais accumuleront une pression énorme et finiront par s'échapper avec une violence explosive. Les gaz dans la lave peuvent être comparés au gaz dans une bouteille de boisson gazeuse. Si vous placez votre pouce sur le dessus de la bouteille et que vous la secouez vigoureusement, le gaz se sépare de la boisson et forme des bulles. Lorsque vous retirez brusquement votre pouce, il y a une mini-explosion de gaz et de liquide. Les gaz dans la lave se comportent un peu de la même manière. Leur expansion soudaine provoque de terribles explosions qui projettent de grandes masses de roche solide ainsi que de la lave, de la poussière et des cendres.

La séparation violente du gaz de la lave peut produire une mousse de roche appelée pierre ponce. Une partie de cette mousse est si légère - à cause des nombreuses bulles de gaz - qu'elle flotte sur l'eau. Dans de nombreuses éruptions, la mousse est brisée de manière explosive en petits fragments qui sont projetés haut dans les airs sous forme de cendres volcaniques (rouges ou noires), de cendres volcaniques (généralement beiges ou grises) et de poussière volcanique.


Sur les tremblements de terre, les éruptions et la lune (Éruptions revisitées)

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Dernièrement, j'ai eu un certain nombre de questions sur quelques événements astronomiques à venir ce mois-ci et sur la façon dont ils pourraient affecter les événements géologiques - à savoir les tremblements de terre et les volcans - sur Terre. Je peux vous dire tout de suite, sans grand doute, que la réponse, avant même que je vous pose la question, est très, très peu.

Maintenant, les questions : (1) Comment le passage rapproché de la comète Elenin et de la Terre provoquera-t-il des catastrophes géologiques le 15 mars et (2) Comment la soi-disant "Supermoon", une pleine lune lorsque la lune est la plus proche de la Terre dans son orbite, provoquer des catastrophes géologiques ?

Je sais qu'il y a depuis longtemps un désir de montrer que la résonance gravitationnelle des planètes/comètes/astéroïdes/le soleil pourrait jouer un rôle dans l'activité géologique de la Terre - et avec une certaine logique. Nous voyons l'interaction de la surface de la Terre avec la gravité de la Lune (et dans une certaine mesure le Soleil) avec les marées dans les océans. L'eau a une faible viscosité, de sorte que le mouvement de marée de la lune lorsqu'elle tourne autour de la Terre fait osciller les océans d'avant en arrière pour créer nos marées. On pourrait imaginer que la croûte/le manteau/le noyau de la Terre pourraient également ressentir une partie de cette interaction gravitationnelle - et ils le font. John Vidale, sismologue à l'Université de Washington, mentionne que pendant les pleines et les nouvelles lunes - lorsque la lune est orientée entre ou en face de la Terre et du soleil - il y a potentiellement jusqu'à 1% d'augmentation de l'activité sismique dans le monde (et un effet légèrement supérieur sur l'activité volcanique). Permettez-moi de répéter cela : 1%. Dans tout processus naturel et géologique qui est principalement distribué de manière aléatoire dans le temps comme les tremblements de terre, 1% ou environ se situe bien dans le "bruit" des processus, donc ces alignements produiraient-ils une augmentation notable ? Probablement pas et c'est avec les deux corps qui jouent le plus grand rôle dans le forçage des marées sur Terre. Il existe d'autres études qui suggèrent que cette traction et cette traction des marées peuvent provoquer de petits décalages dans les systèmes de failles comme le San Andreas, mais on pourrait soutenir que la lune libère "passivement" de l'énergie sismique sur la faille, empêchant ou retardant ainsi les grands tremblements de terre. ! Essayer de dire que tout autre corps astronomique pourrait, même dans un alignement spécifique, entraîner une augmentation de plus de 1% des chances d'activité est au mieux éloigné.

Certaines des soi-disant preuves de cette relation lune-séisme sont au mieux spécieuses. De National Geographic article sur la "connexion lunaire" en 2005 : "Au moins deux tremblements de terre majeurs peuvent soutenir la théorie de [James A.] Berkland. Le 26 décembre 2004, de magnitude 9,1 à Sumatra, en Indonésie, s'est produit un jour de pleine lune. De même, le tremblement de terre de magnitude 9,2 du 27 mars 1964 en Alaska s'est produit le jour de la marée haute maximale. Selon Berkland, de telles corrélations sont plus que des coïncidences. Ils démontrent un véritable lien entre la lune et l'activité sismique." Tout d'abord, deux tremblements de terre coïncidant avec des pleines lunes ne sont guère des preuves scientifiques et statistiquement solides. Combien de "grands" tremblements de terre (et qui définit cela de toute façon ?) se produisent quand ce n'est pas la pleine lune ? Et combien de pleines lunes avons-nous eu lorsqu'il n'y a pas eu de "grand" tremblement de terre ? Je l'ai déjà dit, mais c'est un piège facile - corrélation ne veut pas dire causalité. Les pleines lunes se produisent 12 (peut-être 13) fois par an, donc si vous saupoudrez des tremblements de terre au hasard dans le temps, de nombreux gros tremblements de terre coïncideront forcément avec la pleine lune. Le sismologue de l'USGS, le Dr John Bellini, a suivi les théories de Berkland : "Bellini a remis en question la validité scientifique des prédictions de Berkland. Il a dit qu'ils semblent être une analyse statistique "sélectionnée par lui-même" des taux de sismicité historiques et sont si vagues dans le temps et dans l'emplacement qu'ils sont certains d'être corrects."


9.2 La surface lunaire

Si vous regardez la Lune à travers un télescope, vous pouvez voir qu'elle est couverte de cratères d'impact de toutes tailles. Les caractéristiques de surface de la Lune les plus remarquables - celles qui peuvent être vues à l'œil nu et qui constituent la caractéristique souvent appelée "l'homme sur la Lune" - sont de vastes taches de coulées de lave plus sombres.

Il y a des siècles, les premiers observateurs lunaires pensaient que la Lune avait des continents et des océans et qu'elle était une demeure possible de la vie. Ils appelaient les zones sombres « mers » (maria en latin, ou jument au singulier, prononcé « mah ray »). Leurs noms, Mare Nubium (Mer de Nuages), Mare Tranquillitatis (Mer de Tranquillité), et ainsi de suite, sont encore en usage aujourd'hui. En revanche, les zones « terrestres » entre les mers ne sont pas nommées. Des milliers de cratères individuels ont cependant été nommés, principalement pour de grands scientifiques et philosophes (Figure 9.6). Parmi les cratères les plus importants se trouvent ceux nommés pour Platon, Copernic, Tycho et Kepler. Galilée n'a cependant qu'un petit cratère, reflétant sa faible réputation parmi les scientifiques du Vatican qui ont réalisé certaines des premières cartes lunaires.

Nous savons aujourd'hui que la ressemblance entre les caractéristiques lunaires et terrestres est superficielle. Même lorsqu'elles se ressemblent quelque peu, les origines des caractéristiques lunaires telles que les cratères et les montagnes sont très différentes de leurs homologues terrestres. Le manque relatif d'activité interne de la Lune, ainsi que l'absence d'air et d'eau, font que l'essentiel de son histoire géologique ne ressemble à rien de ce que nous connaissons sur Terre.

Histoire lunaire

Pour retracer l'histoire détaillée de la Lune ou de n'importe quelle planète, nous devons être capables d'estimer l'âge des roches individuelles. Une fois les échantillons lunaires ramenés par les astronautes d'Apollo, les techniques de datation radioactive qui avaient été développées pour la Terre leur ont été appliquées. Les âges de solidification des échantillons variaient d'environ 3,3 à 4,4 milliards d'années, sensiblement plus vieux que la plupart des roches sur Terre. À titre de comparaison, comme nous l'avons vu dans le chapitre sur la Terre, la Lune et le Ciel, la Terre et la Lune se sont formées il y a entre 4,5 et 4,6 milliards d'années.

La majeure partie de la croûte lunaire (83 %) est constituée de roches silicatées appelées anorthosite ces régions sont connues sous le nom de hauts plateaux lunaires. Ils sont constitués de roche de densité relativement faible qui s'est solidifiée sur la Lune en refroidissement comme du laitier flottant au sommet d'une fonderie. Parce qu'ils se sont formés si tôt dans l'histoire lunaire (entre 4,1 et 4,4 milliards d'années), les hauts plateaux sont également extrêmement cratérisés, portant les cicatrices de tous ces milliards d'années d'impacts de débris interplanétaires (Figure 9.7).

Contrairement aux montagnes de la Terre, les hautes terres de la Lune n'ont pas de plis prononcés dans leur aire de répartition. Les hautes terres ont des profils bas et arrondis qui ressemblent aux montagnes les plus anciennes et les plus érodées de la Terre (figure 9.8). Parce qu'il n'y a ni atmosphère ni eau sur la Lune, il n'y a pas eu de vent, d'eau ou de glace pour les sculpter en falaises et en pics acérés, comme nous les avons vus façonnés sur Terre. Leurs caractéristiques lisses sont attribuées à une érosion progressive, principalement due à l'impact des météorites.

Les maria sont beaucoup moins cratérisées que les hautes terres et ne couvrent que 17% de la surface lunaire, principalement du côté de la Lune qui fait face à la Terre (Figure 9.9).

Aujourd'hui, nous savons que les maria se composent principalement de basalte de couleur sombre (la lave volcanique) déposé lors d'éruptions volcaniques il y a des milliards d'années. Finalement, ces coulées de lave ont rempli en partie les énormes dépressions appelées bassins d'impact, qui avait été produite par des collisions de gros morceaux de matière avec la Lune relativement tôt dans son histoire. Le basalte sur la Lune (figure 9.10) est très similaire en composition à la croûte sous les océans de la Terre ou aux laves éclatées par de nombreux volcans terrestres. Le plus jeune des bassins d'impact lunaire est Mare Orientale, illustré à la figure 9.11.

L'activité volcanique peut avoir commencé très tôt dans l'histoire de la Lune, bien que la plupart des preuves du premier demi-milliard d'années soient perdues. Ce que nous savons, c'est que le principal volcanisme marin, qui impliquait la libération de lave à des centaines de kilomètres sous la surface, s'est terminé il y a environ 3,3 milliards d'années. Après cela, l'intérieur de la Lune s'est refroidi et l'activité volcanique s'est limitée à quelques petites zones. Les forces primaires qui modifient la surface proviennent de l'extérieur et non de l'intérieur.

Sur la surface lunaire

« La surface est fine et poudreuse. Je peux le ramasser librement avec mon orteil. Mais je peux voir les empreintes de mes bottes et les bandes de roulement dans les fines particules de sable. —Neil Armstrong, astronaute d'Apollo 11, immédiatement après être monté sur la Lune pour la première fois.

La surface de la Lune est enfouie sous un sol à grain fin de minuscules fragments de roche brisée. La poussière basaltique sombre de la mer lunaire a été soulevée par chaque pas d'astronaute et a ainsi fini par se frayer un chemin dans tout l'équipement des astronautes. Les couches supérieures de la surface sont poreuses, constituées de poussière lâchement tassée dans laquelle leurs bottes s'enfoncent de plusieurs centimètres (figure 9.12). Cette poussière lunaire, comme tant d'autres sur la Lune, est le produit d'impacts. Chaque événement de cratère, grand ou petit, brise la roche de la surface lunaire et disperse les fragments. En fin de compte, des milliards d'années d'impacts ont réduit une grande partie de la couche superficielle en particules de la taille de la poussière ou du sable.

En l'absence d'air, la surface lunaire subit des températures extrêmes beaucoup plus élevées que la surface de la Terre, même si la Terre est pratiquement à la même distance du Soleil. Vers midi local, lorsque le Soleil est au plus haut dans le ciel, la température du sol lunaire sombre s'élève au-dessus du point d'ébullition de l'eau. Pendant la longue nuit lunaire (qui, comme le jour lunaire, dure deux semaines terrestres 1 ), la température chute à environ 100 K (–173 °C). Le refroidissement extrême est le résultat non seulement de l'absence d'air, mais aussi de la nature poreuse du sol poussiéreux de la Lune, qui se refroidit plus rapidement que la roche solide ne le ferait.

Lien vers l'apprentissage

Découvrez comment les cratères et les maria de la Lune se sont formés en regardant une vidéo produite par l'équipe Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA sur l'évolution de la Lune, en la retraçant depuis son origine il y a environ 4,5 milliards d'années jusqu'à la Lune que nous voyons aujourd'hui. Découvrez une simulation de la formation des cratères et des maria de la Lune au cours de périodes d'impact, d'activité volcanique et de bombardements intensifs.


Lahar

UNE lahar est une coulée de boue ou coulée de debris qui est lié à un volcan. La plupart sont causés par la fonte de la neige et de la glace lors d'une éruption, comme ce fut le cas avec le lahar qui a détruit la ville colombienne d'Armero en 1985 (décrit plus haut). Les lahars peuvent également se produire lorsqu'il n'y a pas d'éruption volcanique, et l'une des raisons est que, comme nous l'avons vu, les volcans composites ont tendance à être faibles et facilement érodés.

En octobre 1998, l'ouragan de catégorie 5 Mitch s'est abattu sur les côtes de l'Amérique centrale. Les dégâts ont été importants et 19 000 personnes sont mortes, non pas tant à cause des vents violents que des pluies intenses — certaines régions ont reçu près de 2 m de pluie en quelques jours ! Des coulées de boue et des coulées de débris se sont produites dans de nombreuses régions, en particulier au Honduras et au Nicaragua. Un exemple est le volcan Casita au Nicaragua, où les fortes pluies ont affaibli les roches et les débris volcaniques sur les pentes supérieures, ce qui a entraîné une coulée de débris qui a rapidement pris du volume au fur et à mesure qu'elle dévalait la pente raide, puis a ravagé les villes d'El Porvenir et Rolando Rodriguez tuant plus de 2 000 personnes (figure 4.24). El Porvenir et Rolando Rodriguez étaient de nouvelles villes qui avaient été construites sans approbation de planification dans une zone connue pour être à risque de lahars.

Figure 4.24 Une partie du chemin du lahar depuis le volcan Casita, le 30 octobre 1998. [Photo USGS de : http://volcanoes.usgs.gov/hazards/lahar/casita.php]


9.2 : Produits de l'activité volcanique


Mont Pinatubo, 13 juin 1991 (Image avec l'aimable autorisation de la NOAA)

Le satellite de recherche sur l'atmosphère supérieure (UARS) de la NASA permet d'étudier la chimie, la dynamique et le bilan énergétique des couches atmosphériques au-dessus de la troposphère. UARS fournit des mesures quasi globales (-80 degrés à +80 degrés) de la structure interne des atmosphères ainsi que des mesures des influences externes agissant sur la haute atmosphère. Ces mesures sont effectuées simultanément de manière coordonnée. L'ensemble de données UARS s'étend du 18 septembre 1991 au 31 août 1999. Les données UARS sont disponibles auprès du Goddard Space Flight Center DAAC (maintenant appelé GSFC Earth Sciences DAAC).

SAGE II, lancé en octobre 1984, utilise une technique appelée occultation solaire pour mesurer le rayonnement solaire atténué et déterminer la distribution verticale des aérosols stratosphériques, de l'ozone, du dioxyde d'azote et de la vapeur d'eau autour du globe. Les données SAGE II sont disponibles auprès du Langley Atmospheric Sciences Data Center DAAC.

Les données de température de surface de la mer multicanal (MCSST) sont dérivées des mesures de la luminance émise et réfléchie par les radiomètres avancés à très haute résolution (AVHRR) à cinq canaux à bord du NOAA -7, -9. -11 et -14 satellites en orbite polaire. Les données du MCSST s'étendent actuellement du 11 novembre 1981 au 7 juin 2000 et sont mises à jour au fur et à mesure que de nouvelles données deviennent disponibles. Les ensembles de données sur la température de surface de la mer peuvent être commandés auprès du Jet Propulsion Laboratory DAAC (maintenant appelé Physical Oceanography DAAC).

Les éruptions majeures modifient l'équilibre radiatif de la Terre car les nuages ​​d'aérosols volcaniques absorbent le rayonnement terrestre et diffusent une quantité importante du rayonnement solaire entrant, un effet connu sous le nom de « forçage radiatif » qui peut durer de deux à trois ans après une éruption volcanique.

"Les éruptions volcaniques provoquent des changements climatiques à court terme et contribuent à la variabilité naturelle du climat", explique Georgiy Stenchikov, professeur de recherche au Département des sciences de l'environnement de l'Université Rutgers. « Explorer les effets des éruptions volcaniques nous permet de mieux comprendre les mécanismes physiques importants du système climatique qui sont initiés par le forçage volcanique. »

Stenchikov et le professeur Alan Robock de l'Université Rutgers avec Hans Graf et Ingo Kirchner du Max Planck Institute for Meteorology ont effectué une série de simulations climatiques qui combinaient les observations d'aérosols volcaniques de la Stratospheric Aerosol and Gas Experiment II (SAGE II) disponible auprès du Langley DAAC, avec les données du satellite de recherche sur l'atmosphère supérieure (UARS) du Goddard Space Flight Center DAAC.


Les cendres volcaniques, comme celle du mont St. Helens, ne sont pas vraiment des cendres, mais de minuscules particules de roche et de verre déchiquetées. (Image reproduite avec l'aimable autorisation de l'USGS, tirée de la fiche d'information 027-00 de l'USGS. Une nouvelle fenêtre de navigateur s'ouvrira.)

L'équipe de recherche a exécuté un modèle de circulation générale développé à l'Institut Max Planck avec et sans aérosols Pinatubo pendant les deux années suivant l'éruption du Pinatubo. Pour étudier la sensibilité de la réponse climatique à la température de surface de la mer, en utilisant les données du Jet Propulsion Laboratory de la NASA DAAC, ils ont effectué des calculs avec la température de surface de la mer moyenne climatologique, ainsi qu'avec celles observées pendant les périodes particulières d'El Niño et La Niña.

En comparant les simulations climatiques de l'éruption du Pinatubo, avec et sans aérosols, les chercheurs ont découvert que le modèle climatique calculait un refroidissement général de la troposphère mondiale, mais produisait un modèle de réchauffement hivernal clair de la température de l'air de surface sur les continents de l'hémisphère nord. La température de la basse stratosphère tropicale a augmenté de 4 Kelvin (4°C) en raison de l'absorption par les aérosols du rayonnement terrestre à ondes longues et solaire proche infrarouge. Le modèle a démontré que l'effet radiatif direct des aérosols volcaniques provoque un réchauffement stratosphérique général et un refroidissement troposphérique, avec un modèle de réchauffement troposphérique en hiver.

"Le changement de température modélisé est cohérent avec les anomalies de température observées après l'éruption", a déclaré Stenchikov. "Le modèle de réchauffement hivernal suivant l'éruption volcanique est pratiquement identique à un modèle de changement de température de surface hivernal causé par le réchauffement climatique. Il montre que les aérosols volcaniques forcent des mécanismes climatiques fondamentaux qui jouent un rôle important dans le processus de changement mondial."

Ce modèle de température est cohérent avec l'existence d'une phase forte de l'oscillation arctique, un modèle naturel de circulation dans lequel la pression atmosphérique aux latitudes polaires et moyennes fluctue, apportant une pression supérieure à la normale sur la région polaire et inférieure à la normale. pression à environ 45 degrés de latitude nord. Elle est forcée par l'effet radiatif des aérosols, et la circulation en hiver est plus forte que le refroidissement radiatif des aérosols qui domine en été.

Les émissions artificielles ou « anthropiques » peuvent aggraver les conséquences des éruptions volcaniques sur le système climatique mondial, dit Stenchikov. Par exemple, les chlorofluorocarbures (CFC) dans l'atmosphère déclenchent une chaîne de réactions chimiques à la surface des aérosols qui détruisent les molécules d'ozone dans la stratosphère des latitudes moyennes, intensifiant l'appauvrissement de l'ozone stratosphérique observé.

"Bien que nous n'ayons aucune observation, l'éruption Agung de 1963 sur l'île de Bali n'a probablement pas épuisé l'ozone car il y avait peu de chlore atmosphérique dans la stratosphère. En 1991, après l'éruption du Pinatubo, lorsque la quantité de CFC dans la stratosphère a augmenté, l'ozone contenu dans les latitudes moyennes a diminué de 5 à 8 pour cent, affectant les régions très peuplées », explique Stenchikov.

La NASA et la National Science Foundation ont financé Robock et Stenchikov pour étudier plus en détail l'éruption du Pinatubo et pour effectuer une autre comparaison de modèle avec l'ensemble de données sur les aérosols volcaniques. Ils prévoient de combiner les données SAGE II avec les données lidar et satellite disponibles de divers DAAC pour améliorer leur ensemble de données existant.

En comprenant plus en détail l'impact des grandes éruptions volcaniques sur le système climatique de la Terre, les scientifiques seront peut-être mieux placés pour suggérer des mesures visant à atténuer leurs effets sur les personnes et les ressources naturelles.


Objets du centre des sciences

Vous trouverez ici des informations générales sur la science derrière la génération de tsunamis, des animations informatiques de tsunamis et des résumés d'études de terrain antérieures.

La portée de la recherche sur les tsunamis au sein de l'USGS, cependant, est plus large que les sujets traités ici. Les chercheurs de l'USGS ont également fourni des recherches critiques pour comprendre comment les sédiments sont transportés pendant le run-up du tsunami et déchiffrer les archives géologiques des tsunamis préhistoriques. L'USGS collabore étroitement avec le NOAA Center for Tsunami Research.

Dans le cadre du programme national d'atténuation des risques de tsunami, l'USGS a également amélioré le réseau de sismographes et les fonctions de communication du centre d'alerte aux tsunamis des États-Unis.

Peu de temps après le tsunami dévastateur dans l'océan Indien le 26 décembre 2004, de nombreuses personnes ont demandé : « Un tel tsunami pourrait-il se produire aux États-Unis ? Pour commencer, lisez « Est-ce que cela pourrait arriver ici ? »

Points de départ:

Tsunami :


L'éruption du pic Lassen

L'éruption du Lassen Peak, le 22 mai 1915, vue de Red Bluff, en Californie

Le 22 mai 1915, une éruption explosive à Lassen Peak, le volcan actif le plus au sud de la chaîne des Cascades, a dévasté les zones voisines et fait pleuvoir des cendres volcaniques jusqu'à 200 milles à l'est. Cette explosion était la plus puissante d'une série d'éruptions de 1914-17 qui ont été les dernières à se produire dans les Cascades avant l'éruption du mont. Saint-Hélène. Lassen Peak est le plus grand d'un groupe de plus de 30 dômes volcaniques qui ont éclaté au cours des 300 000 dernières années dans le parc national volcanique de Lassen.

Quelles sont les perspectives de futures éruptions à Lassen ?

Parce que l'activité volcanique géologiquement récente dans une zone est le meilleur guide pour prévoir les éruptions futures, les scientifiques étudient les coulées de lave, les cendres et autres dépôts des éruptions passées. Les volcans de la région de Lassen ont tendance à entrer en éruption rarement et peuvent être inactifs pendant des périodes de plusieurs siècles, voire des millénaires. Les éruptions les plus récentes dans la région de Lassen étaient les événements relativement petits qui se sont produits à Lassen Peak entre 1914 et 1917. La grande éruption la plus récente a produit des Chaos Crags il y a environ 1 100 ans. Des éruptions aussi importantes dans la région de Lassen ont un intervalle de récurrence moyen d'environ 10 000 ans. Cependant, l'histoire géologique de la région de Lassen indique que le volcanisme y est épisodique, avec des périodes d'éruptions relativement fréquentes séparées par de longs intervalles calmes. Par exemple, le dernier grand événement avant l'éruption du Chaos Crags était celui qui a construit le pic Lassen il y a 27 000 ans.

Quels sont les signes avant-coureurs d'une éruption ?

Le signe le plus important d'une éruption volcanique imminente est l'activité sismique sous la zone volcanique. Les sismologues peuvent interpréter les différences subtiles entre les tremblements de terre liés à la montée du magma et les tremblements de terre plus familiers causés par les failles tectoniques. D'autres signes avant-coureurs de la montée du magma dans la subsurface peu profonde pourraient inclure une libération accrue de gaz volcaniques à partir de petites ouvertures appelées fumerolles, telles que celles trouvées dans la zone Bumpass Hell du parc national volcanique de Lassen, et des changements dans la composition du gaz. La déformation de la surface du sol à proximité d'un volcan peut également indiquer que le magma se rapproche de la surface. En règle générale, ces signes avant-coureurs apparaissent quelques semaines à quelques mois avant une éruption, mais peuvent durer des décennies voire des siècles sans conduire à une éruption.

Que fait-on pour surveiller le centre volcanique de Lassen ?


9.2 : Produits de l'activité volcanique

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Mesures par satellite de l'activité volcanique récente à Oldoinyo Lengai, Tanzanie

Oldoinyo Lengai (OL) est le seul volcan actif au monde à produire de la lave natrocarbonatite. Ces laves riches en carbonates sont uniques en ce qu'elles ont des températures relativement basses (495 à 590 °C) et une très faible viscosité. L'OL est en éruption par intermittence depuis 1983, principalement avec de petites coulées de lave, des mares et des cônes d'éclaboussures (hornitos) confinés au cratère sommital. Les éruptions explosives produisant des cendres sont rares, cependant, le 4 septembre 2007, le radiomètre spatial avancé d'émission et de réflexion thermique (ASTER) a capturé la première image satellite d'un panache de cendres sortant de l'OL, ce qui peut indiquer une nouvelle phase de plus produits riches en silice et activité explosive qui ne s'est pas produite depuis 1966-1967. Dans les mois qui ont précédé l'éruption, la surveillance par satellite infrarouge thermique (TIR) ​​a détecté un nombre croissant d'anomalies thermiques autour d'OL. Les données du capteur du spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) analysées avec l'algorithme MODLEN ont détecté plus de 30 points chauds au cours de la dernière semaine d'août et de la première semaine de septembre 2007, dont certains provenaient de feux de brousse allumés par des coulées de lave ou des éclaboussures autour du volcan. Les données ASTER à plus haute résolution ont confirmé l'emplacement de ces cicatrices de brûlures associées aux coulées de lave. ASTER a également détecté l'apparition d'un point chaud anormal au sommet de l'OL à la mi-juin avec des températures

440 °C, la présence de plusieurs nouvelles coulées de lave dans le cratère en juillet et août, et le 4 septembre mesuré des températures plus élevées (

550 °C) suggérant peut-être une éruption plus riche en silicate. Les données d'émissivité spectrale ASTER ont été interprétées pour indiquer un mélange de cendres carbonatées et silicatées dans le panache de l'éruption du 4 septembre. Sur la base de l'analyse des données ASTER et MODIS combinées à des observations occasionnelles sur le terrain, il semble y avoir eu jusqu'à présent 2 événements éruptifs distincts. en 2007 : une éruption de natrocarbonatite typique confinée au cratère sommital en juin-juillet, et une éruption plus intense en août-septembre consistant en de la lave de natrocarbonatite débordant du cratère et des événements explosifs formant des panaches de cendres jusqu'à

5 km de haut, apparemment constitué d'un mélange de cendres de silicate et de carbonate. L'OL est l'un des nombreux volcans dans le monde, et en particulier en Afrique, qui n'est pas régulièrement surveillé avec des instruments in situ. La surveillance continue par satellite ainsi que les études de l'activité thermique passée aideront à déterminer comment les futures éruptions et les dangers qui en découlent peuvent être prévus.


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