Volcan Hunga Tonga-Hunga Haapai : nouvelle activité explosive très violente (mis à jour x4)

La phase éruptive qui a eu lieu courant décembre a perduré plusieurs jours avant de se calmer. Et d’aucuns, dont moi, ont pu penser qu'il y avait eu là une belle mais courte éruption. Mais non : la seconde phase de cette activité éruptive s’avère bien plus spectaculaire et nul doute qu’elle se classe parmi les plus violemment explosives de ce premier quart du 21ème siècle. 

Le 13 janvier vers 15h30 TU une seconde phase explosive a débuté, produisant un nouveau panache de cendres très imposant : en l'espace d'environ 4h seulement, son diamètre atteignait déjà 400 km environ! Cette activité explosive a visiblement généré des tsunamis de taille modeste (heureusement) par un mécanisme qui n'est pas encore identifié. Il peut s’agir aussi bien que la déstabilisation d'une partie du cône de cendres édifié par l'activité de décembre (un scénario type Anak Krakatau 2018 en quelque sorte) ou l'entrée d'écoulements pyroclastiques de type "base surge" dans les eaux du Pacifique.

L'immense panache de cendres et d'eau (très riche en eau même) au moment de son extension presque maximale. Image: SENTINEL 3 - ESA/Copernicus

 

Et cette phase explosive a été vraiment très intense puisqu'une image d'un satellite SkySat faite aujourd'hui, peu avant avant la troisième phase explosive (sur laquelle je vais revenir), montre que toute la partie centrale de l'île, et donc une bonne partie:

- des restes du cône de 2014-2015

- du cône édifié en décembre 2021

a tout simplement disparu, séparant à nouveau les îles Hunga Tonga et Hunga Ha'Apai.

Morphologie après la phase du 13 janvier. Image : SkySat/Planet

 

Cette séquence du 13 janvier, déjà très intense et aux conséquences importantes sur la morphologie de l'île, n'était visiblement qu'un précurseur de la troisième séquence éruptive, qui a eu lieu à partir de 04h00 du matin le 15 janvier (TU, donc fin d'après-midi le 14 janvier heure locale).

Les images satellites ont alors permis de constater la mise en place, très rapide, d'une immense colonne de cendres. En moins d'une heure elle a non seulement frappé de plein fouet la tropopause mais s'est étalée, en un cercle quasi parfait, sur plus de 350 km. Une partie de ce panache a visiblement réussit à pénétrer la basse stratosphère parce qu'on voit très bien, sur les images satellites, que sa partie supérieure se détache et est emportée vers l'ouest par les vents d'altitude alors que la partie basse demeure en cercle, la troposphère se trouvant, par "chance", très calme (absence de vent).

L'autre marqueur de l'intensité de cette phase explosive, qui semble avoir libéré une énergie mécanique plus grande encore que les deux autres (mais l'idéal serait d'avoir des estimations) est la puissance des ondes de choc générées. Elles se voient parfaitement sur l'animation satellites ci-dessus, s'éloignant de manière concentrique autour du site de l'éruption et sont produites pendant plusieurs heures, témoignant du maintient d'une activité éruptive violemment explosive : je suppose qu'on peut parler d'activité plinienne, probablement plus de phréatoplinienne en l'occurence, du fait que la violence de l'activité explosive est au moins en partie générée par l’interaction eau-magma. La vidéo ci-dessous a été faite sur l'ile de Lakeba (Fidji), à plus de 400 km de distance!!

Plus extraordinaire encore, l'US National Weather Service d'Alaska a reçu de nombreux témoignages indiquant que les ondes de choc ont été perçues sur ce territoire Américain, pourtant situé à plus de 8500 km de distance! Elles ont aussi été perçus en Nouvelle-Zélande pas si loin, mais quand même pas la porte à côté!

Des tsunamis ont été à nouveau générés sans faire de gros dégâts à ce qu'il semble (vague de 1.2 m à Nuku'Alofa quand même!), mais des chutes de cendres sont décrites sur les îles proches. Toutefois le Chili a déclenché l'alerte préventive aux tsunamis suite à  cette activité éruptive, pourtant éloignée de plus de 10 000 km, ce qui ne signifie pas que des tsunamis vont effectivement frapper les côtes Chiliennes : c'est juste une précaution! Dans les îles Fidji plusieurs centaines de personnes ont été évacuées des côtes de manière préventive aussi, et des vagues d'un peu moins d'un mètre ont frappé Hokkaido et Okinawa au Japon. Bref ce sont toutes les populations du Pacifique qui otn été concernées par cette puissance activité volcanique!

Il faudra attendre un peu pour avoir une idée plu précise des conséquences plus directement concrètes de cette éruption (est-ce que la morphologie des îles Hunga Tonga et Hunga Haapai à encore changé et comment?), et est-ce que les chutes de cendres ont posé des problèmes aux insulaires des Tonga...

Mise à jour, 16/01/2022, 11h35

L'activité semble avoir décliné après le fantastique paroxysme d'hier. Les observations se multiplient concernant les ondes de choc qui ont été détectées à peu près partout autour du globe et sont même restées visibles sur des images satellites (dans l'infrarouge) jusqu'en Afrique du nord au moins. Nul doute donc qu'elles ont fait le tour du globe.

Des vidéos faites dans les Tongas indiquent que les tsunamis ont fait des dégâts qui semblent parfois importants sur les côtes de l'archipel mais je ne trouve pas, pour le moment, de rapport concernant des décès liés aux tsunamis. L'effet le plus impressionnant du passage de ces vagues et peut-être l'érosion complète de deux îles inhabitées, Tau et Nuku, située à environ 65 km à l'est de l'édifice. Les îles Tonumeai (au nord sur l'animation ci-dessous) et  Kelefesia (au sud) ont été durement impactées et partiellement érodées aussi. Peu de doute quand au fait que la végétation qui s'y trouvait a été emportée. et que les récifs coralliens qui les bordaient ont été probablement durement impactés aussi.

Disparition de deux île érodée par les tsunamis. Images : SENTINEL 1 - ESA/Copernicu, via Andreas Schäfer

L'édifice lui-même a connu de sévères retouches avec cette phase. Tout d'abord il ne reste absolument plus rien ni du cône de 2014-2015, ni même du cône de 2021. Mais le plus impressionnant c'est qu'en plus de ces dépôts récents, les deux petites îles Hunga Tonga et Hunga Haapai, qui étaient jointes par le cône de 2014-2015, ont aussi été partiellement détruites, de telle sorte qu'il y a maintenant moins de roches émergées qu'avant 2014. La violence de cette séquence à tout emporté.

Évolution de la morphologie de la partie émergée de l'édifice Hunga Tonga Hubnga Haapai entre novembre 2021 et janvier 2022. Images : SENTINEL 1 - ESA/Copernicus

Il serait intéressant, quoique complexe tout de suite, de faire des relevés de bathymétrie pour voir comment l'activité a affecté la partie immergée de l'édifice. En effet les deux îles Hunga Tonga (au nord-est) et Hunga Haapai (à l'ouest) ont résisté à l'assaut des vagues pendant très longtemps et sont donc des structures solides, pérennes. Le fait que l'île Hunga Tonga en particulier ait été en partie détruite permet d’émettre l'hypothèse que d'autres phénomènes que les tsunamis ont eu un rôle à jouer. Par exemple une partie de l'île à pu s'effondrer (et si oui : il faut expliquer les circonstances, le mécanisme de cet effondrement). La bathymétrie permettrait donc d'avoir une idée plus précise de la nouvelle morphologie de l'édifice, et pas que sa partie visible. Personnellement j'aimerais savoir si une structure type "caldera" s'est formée au cours de ce paroxysme. Et si c'est le cas, est-ce cela qui a provoqué la formation de tsunamis? Bref, l'heure des questions est ouverte et avec elle, la quête de réponses!

Mis à jour n°2; 16/01/2022; 16h40

Rien de neuf mais il est tout à fait possible que ma montre, qui a une fonction baromètre et qui était restée allumée hier (et qui n'a pas bougé de la journée, donc pas de variation de pression liée à un changement d'altitude) ait enregistré deux pics dont les heures, vers 20h30-21h00 TU+1 et ~02h00 ce matin TU+1, correspondant au passage de l'onde atmosphérique qui est passée par le pôle nord (trajectoire la plus courte) et par le pôle sud (trajectoire la plus longue). Je ne sais pas si ça va se confirmer (et j'ai pas moyen d’extraire les données barométriques de la montre malheureusement, ce qui me permettrait d'être plus précis sur l'amplitude de la variation et les heures) mais si, de votre côté, vous avez une station météo, essayez de voir si vous avez les deux pics aussi, on sait jamais!

Deux pics dont les heures correspondent à peu près au passage de l'onde atmosphérique produite par l'éruption. Image personnelle

Mise à jour x3, 19 janvier, 12h06

Plusieurs d'entre vous ont probablement déjà vu l'image SENTINEL 2 parue hier et qui (ô miracle!!!) est sans nuages. Ce qui permet évidemment de faire plein de comparaisons. J'en ai faite passer dès hier matin via mon compte twitter mais en voici quelques unes malgré tout, pour celles et ceux qui, parmi vous, ne souhaitent pas être sur twitter (comme je ne souhaite pas être sur facebook ou autres réseaux sociaux).

Bon évidemment, la comparaison de la morphologie de l'édifice volcanique lui-même est déjà impressionnante puisque, comme l'indiquait (avec une moins bonne résolution) l'imagerie radar de SENTINEL 1 il en reste quasiment rien. Plutôt que de faire un "avant-après" avec un slide je préfère cette fois simplement reporter le tracé des côtes des deux îles laissées par le paroxysme sur une image prise en décembre, avant la séquence éruptive de décembre 2021-janvier 2022. J'ai trouvé ça (personnellement) plus parlant donc je me dit que ça sera pareil pour vous... Le changement est vraiment radical et la question des causes de ce changement sera, je pense, l'une des clés de compréhension de ce qu'il s'est passé. Comme je l'ai dit plus haut je soupçonne que la bathymétrie aura, ici, un rôle essentiel à jouer.

En rouge, le tracé des côtes après le paroxysme. Image  :SENTINEL 2 - ESA/Copernicus

La "bonne" nouvelle (disons la moins pire) concerne les deux petites îles de Tau et Nuku qui, finalement n'ont pas disparu!! Elles sont simplement totalement ratiboisées.

Les deux petites îles de Tau et Nuku sont toujours là finalement : ouf ! Maintenant la biodiversité va devoir reconquérir ce territoire. Les îles de Tonumea et Keflesia sont aussi bien impactées sur leurs côtes visiblement. Image : SENTINEL 2 - ESA/Copernicus

Bon, je dois par contre vous avouer que ce qui me pousse à faire cette mise à jour n'est pas ce que je viens de vous présenter succinctement mais plutôt quelque chose qui...me taraude. Et qui ne trouvera, là encore, réponse qu'avec un relevé de bathymétrie.

Car en effet depuis le paroxysme les images satellites, en particulier MODIS, dont l'indéniable avantage est de fournir des images quotidiennes, montre la présence, autour de l'édifice et jusqu'à plusieurs dizaines de kilomètres autour de lui, d'une immense tâche colorée, caractéristique des interactions entre les gaz volcaniques et l'eau de mer.

Jusque là rien d'anormal mais ce qui me questionne c'est que la taille de cette trace a été gigantesque environ (38000 km²) dès le début. En effet, cette tâche fait déjà à peu près 38000 km² lorsque le satellite MODIS passe sur la zone le 16 janvier, lendemain du paroxysme.

Vaste tâche colorée le 16 janvier 2022. Image : MODIS/NASA

 

Et vous allez me dire :" c'est normal, vue la taille du panache, les chutes de cendres ont dû être vraiment intenses sur toute cette zone, elles ont pu apporter les gaz et former la tâche". Et moi de vous dire : " oui c'est possible", même si il faut noter qu'à ce stade on ne sait pas quelle quantité de cendres formait le panache. Par ailleurs les cendres retombent en quantités variables depuis le point d'émission jusqu’à la périphérie donc comment expliquer que la tâche soit d'un vert à peu près également intense dans toute la tâche, du coup? Ça devrait pas être moins vert à l'extérieur et plus vert à l’intérieur?"

Là vous me diriez : "tu spécules" et moi je devrais reconnaitre que c'est vrai, que vous avez raison et qu'il faut laisser tomber ce que je viens d'écrire.

Du coup je me vois forcé de vous dire ce qui me chiffonne vraiment avec cette tâche : depuis l'image du 16 janvier, celles du 17 janvier et du 18 janvier montrent que cette tâche...ne change presque pas. Sa surface reste toujours à peu près la même et elle n'est dispersée par aucun courant. L'intensité de sa couleur n'a pas encore franchement varié et, mieux sa forme, qui ressemble vaguement à celle d'une main, reste à peu près constante. Elle évolue bien sûr, mais à un rythme qui me semble  particulièrement faible (mais c'est subjectif donc peu utile). Sur la comparaison d'images ci-dessous j'ai tracé en rouge le contour approximatif de la tâche le 16 janvier puis je l'ai copié et reporté à l'identique sur l'image du 17 puis sur celle du 18 janvier.

La tâche colorée après le paroxysme du 15 janvier. Images : MODIS/NASA

 Et là voyez-vous, ça me trouble, ce qui m'incite à partager ça avec vous.

Alors il est tout à fait possible qu'il n'y ait absolument pas de courants marins dans le secteur et que la tâche soit, de fait, stable...mais en l'absence de mesures ça reste difficile à concevoir.

La question qu'on peut alors se poser est : dans quelles circonstances une tâche colorée d'origine volcanique garde-elle une teinte (à peu près) constante? "Si la source qui la produit continue de libérer du gaz" est la première réponse qui vient à l'esprit. Or le point d’éruption est au niveau de l'édifice lui-même et n'est surement pas large de 38 000 km². À moins que la source qui libère du gaz ne fasse elle aussi plusieurs milliers/dizaines de milliers de km²....sans être le point d'éruption.

La seconde question qui se pose est : comment expliquer que la forme de la tâche ne varie que très peu? Une réponse possible serait que la source qui libère le gaz garde à peu près la même forme aussi.

Mais alors qu'est-ce qui pourrait à la fois:

- libérer du gaz pendant plusieurs jours

- couvrir une surface de plusieurs milliers de km²

- avoir une forme de main (être multilobé, dans le jargon)

- éventuellement avoir coupé le câble sous-marin de télécommunication qui passe dans le secteur et relie les Tonga aux Fidji (et, comme je l'ai lu dans la presse, par là au reste du monde)?

La réponse à ce quadriptyque se fait sous la forme d'une hypothèse qui ne pourra être validée ou invalidée qu'avec un relevé de bathymétrie aussi vaste que la tâche colorée elle-même : et si cette tâche trahissait, à la surface de l'eau, la présence de vastes dépôts d'écoulements pyroclastiques sous-marins?

Je vous dit tout de suite que je n'ai rien de plus concret que cette tâche pour poser cette hypothèse mais il me semble que, mise en corrélation avec:

- l'intensité de l'activité éruptive

- la formation de tsunamis qui faisaient plusieurs mètres de hauteur en arrivant sur les côtes Tonguiennes.

-  la disparition d'une grande portion de la partie émergée de l'édifice, y compris les formations anciennes qui avaient, jusque là, résisté à l'érosion marine (et qui semblent donc avoir subit des effondrements)

- des phases éruptives intenses, précurseurs à ce paroxysme

elle a quelque chose de cohérent. Au demeurant j'avoue que bien que la "portion atmosphérique" de cette éruption (panache, ondes de chocs etc.) me fascine évidemment, je me demande si, en fait, l'essentiel des phénomènes n'a pas eu lieu sous l'eau.

MAIS il ne  faut pas perdre de vue que cela n'est qu'une hypothèse personnelle et que je délire peut-être tout simplement, et qu'il n'y pas de vastes dépôts sous-marins. Mais bon, comme je l'ai écrit plus haut : s'est ouverte dès le 16 janvier l'ère des questions, alors j'en met une de plus dans le panier. Et si, sous l'attaque des observations, des faits, des mesures, le panier s'avère être une poubelle, et bien qu'elle y  reste! (Pas de pitié, comme pour toutes les hypothèse que les faits réfutent). Donc vraiment : ne considérez pas cette hypothèse comme autre chose qu'une idée lancée sur un blog : les travaux des scientifiques apporterons seuls un éclairage satisfaisant sur cette éruption.

Dernier détail : aviez-vous remarqué l'absence de radeau de ponces (juste quelques petits bouts de radeaux, de très petite taille,invisible sur les images MODIS)? Quand j'en ais fait la remarque sur twitter, un volcanologue (Shane Cronin, Université d'Auckland) qui a travaillé sur cet édifice indique que cela pourrait éventuellement s'expliquer par l'éruption d'un magma assez fluide, peut apte à se poncifier. Cette hypothèse est interessante lorsqu'on la met en regard avec un article publié cette année (M.Brenna et al, 2022) qui indique que, sur la base d'analyses d'échantillons prélevés sur l'île (avant la séquence éruptive décembre 2021-janvier 2022, je précise), le système volcanique se composerait d'un réservoir superficiel (5-8 km de profondeur) de composition andésitique. Or l'andésite est généralement apte à faire des ponces. Il y a donc, là aussi,  peut-être une question intéressante : le magma émis était-il incapable de faire des ponces? Où était-il capable d'en faire et leur formation a été inhibée? Ou des ponces sont bien présentes mais sont restées coincées sous l'eau? Là, tant que des échantillons n'auront pas été récoltés, la spéculation sera complète, donc je n'ai rien à dire à ce sujet.

Mise à jour x4, 20 janvier, 10h51

Pour l'heure il n'y a plus d'activité éruptive détectée depuis l’événement du 15 janvier mais, si vous me le permettez, je vais vous embêter encore un peu avec elle. Parce qu'évidemment, pour un événement de cette ampleur, une question devient vite obsessionnelle : comment tout cela a commencé?À quoi ont pu ressembler les tous premiers instants? Probablement qu'on ne le saura jamais avec précision mais y a-t-il des indices qui permettraient d'alimenter un scénario possible, vraisemblable? Les données couplées de deux satellites, Himawari 8 et GOES 17, observant respectivement depuis l'ouest et depuis l'est de l'île, sont intéressantes.

Tout d’abord ce sont elles qui ont permis d'indiquer que la phase explosive semble avoir débuté à 04h00 TU : il n'y a rien de visible sur l'image faite à 03h50 TU (peut-être un panache stable semblable à du dégazage...mais c'est pas clair). Cela ne signifie pas qu'il ne se passait rien du tout à ce moment-là (la résolution n'es malheureusement pas suffisante et il y  avait quelques nuages) mais, bon, pour ce que l'on en sait, rien n'indiquait alors une quelconque activité éruptive.

Sur l'image faite à 04h00 TU on voit que l'activité à commencé. Mais ce qu'elle produit alors est une sorte de "nuage" très clair (donc visiblement composé essentiellement de gouttelettes d'eau et peut-être déjà un peu de cendres mais c'est difficile à dire) qui a une forme annulaire et qui est proche de la surface de l'eau. Cela pourrait ressembler à des "bases surges" mais il n'y a, à ce moment-là, pas de panache vertical à proprement parler. Toutefois, ce qui m'a vraiment surpris, c'est le diamètre de cette structure, qui fait déjà environ 14 km!!! 7 km de rayon (156 km²!!), pour une structure qui n’existait pas quelques minutes plus tôt!

La petite structure circulaire au centre de l'image est un "nuage" clair, circulaire de 14 km de diamètre environ (petit trait jaune). Image : Himawari 8

J'ai reporté ce diamètre sur Google Earth pour que ça soit plus compréhensible, notamment parce que l'île donne l'échelle.

Un cercle de 14 km de diamètre autour de l'île. Image : Google Earth

L'image suivante, faite à 04h10 TU montre le panache bien vertical (une chance qu'il n'y ait pas eu de vent) en train de monter au-dessus de la zone éruptive. Son sommet fait alors déjà ~40 km de diamètre et son ombre portée fait déjà ~58 km ce qui suggère, vue l'heure (16h10 heure locale, le soleil est à environ 29.95° au-dessus de l'horizon à ce moment-là) que la hauteur du panache avoisine déjà...28 km! (ce qui ferait une vitesse moyenne d'ascension d'au minimum 46 m/s sur les 10 minutes).

Mais ce n'est pas ce qui m’intéresse sur cette seconde image : ce qui m’intéresse c'est qu'on y voit la première onde de choc en cours de propagation. Elle déforme au passage un nuage, qui se courbe littéralement sous le souffle.

La première onde de choc en cours de propagation. Image : GOES 17

Ces données satellites permettent de mesurer le diamètre de l'onde: 65km (32,5 km de rayon). Or cette onde se déplace, à priori, à 330 m/s environ ce qui suppose qu'elle a commencé à se former......... environ 98 secondes (1minute 38 secondes) plus tôt, soit à 4h08 et 22 secondes TU... soit 8 min et 22 secondes après l'apparition de la "structure circulaire étrange" de la première image!!!

Il semble donc que cette onde de choc soit décorrélée de cette structure, ce qui suggère deux choses:

- la structure circulaire n'est pas due à une activité explosive intense classique, en tout cas, pas une activité explosive verticale (pas de panache au centre de la structure). Mais alors quelle est l'origine de cette structure "nuageuse"? Quelle situation volcanique, quelle succession de phénomènes permettrait de l'expliquer?

- l'activité explosive intense, à l'origine du panache et de l'onde de choc, se produit dans un second temps et pas au tout début de la séquence éruptive. Il se passe d'abord quelque chose PUIS le panache vertical et l'onde de choc sont produits.

- SI le panache et l'onde de choc sont corrélés (= ont la même cause, à confirmer*) alors la vitesse d'ascension du panache est bien plus élevée que ce que j'ai écrit plus haut puisqu'il atteint 28000 m en 98 secondes (et pas en 10 minutes), soit 285 m/s en moyenne!!!!  Ce qui serait cohérent avec la puissance de l'onde de choc (qui a déjà fait au moins 3 x le tour du globe depuis le 15 janvier, pour anecdote).

De tout cela il faut retenir d'abord que la manière dont cette phase a débuté est probablement plus complexe que ce qu'on peut supposer. Il faut aussi retenir que toutes les valeurs que j'ai données sont approximatives! Et déjà parce que le pas de temps entre deux images est de 10 minutes, ce qui est très long et aussi parce que la vitesse du son que j'ai employée est approximative. Enfin, mesurer le diamètre d'une onde de choc, qui n'est visible que par ses effets, est sujet à une dose d'incertitude assez élevée et l'onde pourrait avoir un diamètre sensiblement différent de que j'ai pu repérer sur l'image. Toutefois, même si ce diamètre variait un peu, cela ne changerait rien au fait que la structure annulaire s'est formée  plusieurs minutes avant la production de l'onde de choc.

Bref: l'ère des questions est ouverte disais-je? Et bien en voilà une de plus....

Sources : SENTINEL 1 & 3 - ESA/Copernicus; SkySat/Planet;  US National Weather Service d'Alaska; Mainichi Daily News; Soy Chile; Andreas Schäfer

* pare que si c'est infirmé, le calcul suivant est faux et la vitesse d'ascension sera bien moindre, évidemment.