Des séquences vidéo de l’éruption de l’Eyjafjallajökull en Islande en 2010 fournissent aux chercheurs de l’Université de Cambridge de rares observations rapprochées de nuages de cendres volcaniques – des informations qui pourraient aider à mieux prévoir dans quelle mesure les éruptions explosives dispersent leurs dangereuses particules de cendres.
Lorsque l’Eyjafjallajökull est entré en éruption en 2010, il a rejeté environ 250 millions de tonnes de cendres volcaniques dans l’atmosphère, dont une grande partie a été projetée au-dessus de l’Europe et dans les trajectoires de vol. Les avions étant cloués au sol, des millions de passagers aériens se sont retrouvés bloqués.
Les prévisions sur la manière dont les cendres se propageront à la suite d’une éruption explosive peuvent contribuer à réduire les impacts sur l’aviation en éclairant les décisions de fermeture de certaines zones de l’espace aérien. Mais ces prévisions nécessitent de connaître ce qui se passe sur le volcan, des informations qui ne peuvent souvent pas être obtenues directement et doivent plutôt être estimées.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont divisé un film de 17 minutes en segments temporels pour comprendre comment le nuage de cendres de l’Eyjafjallajökull s’est développé vers le haut et vers l’extérieur au fur et à mesure de l’éruption.
« Personne n’a encore observé directement la forme et la vitesse des nuages de cendres soufflés par le vent », a déclaré le professeur Andy Woods, auteur principal de l’étude du Département des sciences de la Terre et de l’Institut des flux énergétiques et environnementaux de Cambridge. Leur nouvelle méthode d’analyse vidéo a été rapportée dans Nature Communications Terre et Environnement.
En comparant les caractéristiques du nuage de cendres, telles que sa forme et sa vitesse, à intervalles de temps tout au long de la vidéo, les chercheurs ont pu calculer la quantité de cendres rejetées par le volcan.
Ce taux de flux de cendres, appelé taux d’éruption, est une mesure importante pour prévoir l’étendue des nuages de cendres, a déclaré Woods. « Le taux d’éruption détermine la quantité de cendres qui s’élèvent dans l’atmosphère, la hauteur du nuage de cendres, la durée pendant laquelle le panache reste flottant, la rapidité avec laquelle les cendres commencent à tomber au sol et la zone sur laquelle les cendres atterrissent. »
Généralement, plus le panache de cendres est élevé, plus les cendres seront dispersées sur une large surface et plus les particules de cendres sont petites, plus elles restent flottantes longtemps. Cette dispersion peut également dépendre des conditions météorologiques, notamment de la direction du vent.
Les volcans du monde entier sont de plus en plus surveillés par vidéo, à l’aide de webcams ou de caméras haute résolution. Woods pense que, si des observations vidéo à fréquence d’images élevée étaient accessibles pendant une éruption, ces informations en temps réel pourraient alors être intégrées dans les prévisions des nuages de cendres qui reflètent de manière plus réaliste l’évolution des conditions de l’éruption.
Au cours des images de 17 minutes de l’éruption de l’Eyjafjallajökull, les chercheurs ont observé que le taux d’éruption avait chuté d’environ la moitié. « C’est incroyable que l’on puisse connaître le taux d’éruption à partir d’une vidéo, c’est quelque chose que nous ne pouvions auparavant calculer qu’après qu’une éruption se soit produite », a déclaré Woods. « Il est important de connaître l’évolution du taux d’éruption, car cela pourrait avoir un impact sur la dispersion des nuages de cendres sous le vent. »
Il est généralement difficile pour les volcanologues de prendre des mesures continues des nuages de cendres pendant une éruption. « Au lieu de cela, une grande partie de notre compréhension de la façon dont les nuages de cendres se propagent dans l’atmosphère repose sur des modèles de laboratoire réduits », a déclaré le Dr Nicola Mingotti, chercheur dans le groupe de Woods et co-auteur de cette étude. Ces expériences sont réalisées dans des réservoirs d’eau, en libérant des solutions salines chargées de particules ou colorées et en analysant les images du panache au fur et à mesure qu’il se dissipe.
Woods et ses collaborateurs mènent des expériences en laboratoire de ce type depuis plusieurs années, essayant plus récemment de comprendre comment les panaches d’éruption sont entraînés par le vent. Mais c’est un gros avantage d’avoir des mesures vidéo d’une éruption réelle, a déclaré Woods, et les observations réelles concordent étroitement avec ce qu’ils ont observé en laboratoire.
Il est très important de démontrer que nos expériences en laboratoire sont réalistes, à la fois pour nous assurer que nous comprenons le fonctionnement des panaches de cendres et pour prédire efficacement leurs mouvements.
CC BY-NC-SA 4.0
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