Cette vidéo en boucle montre une série d’images satellite GOES-17 qui ont capturé un nuage parapluie généré par l’éruption sous-marine du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai le 15 janvier 2022. Des ondes de choc en forme de croissant et de nombreux éclairs sont également visibles. Crédit : Image de l’observatoire terrestre de la NASA par Joshua Stevens à partir d’images GOES fournies par la NOAA et le NESDIS.
L’éruption du volcan Hunga fournit une explosion de données
La gigantesque éruption du 15 janvier 2022 du volcan sous-marin Hunga, dans l’océan Pacifique Sud, a dévasté la nation insulaire de Tonga et a créé divers types d’ondes atmosphériques, dont des bangs entendus à 10 000 km de distance, en Alaska. Il a également créé une impulsion atmosphérique qui a provoqué une perturbation inhabituelle ressemblant à un tsunami qui est arrivé sur les côtes du Pacifique plus tôt que le véritable tsunami.
Ce sont là quelques-unes des nombreuses observations rapportées par une équipe de 76 scientifiques de 17 nations qui ont étudié les ondes atmosphériques de l’éruption, les plus importantes connues d’un volcan depuis l’éruption du Krakatoa en 1883. Les travaux de l’équipe, compilés dans un laps de temps exceptionnellement court en raison de l’intérêt scientifique important suscité par l’éruption, ont été publiés le 12 mai 2022 dans la revue Science.
David Fee, directeur du Wilson Alaska Technical Center à l’Institut géophysique de l’Université d’Alaska Fairbanks, est l’un des principaux auteurs du document de recherche et l’un des quatre scientifiques du centre impliqués dans la recherche.
L’image de l’éruption du Hunga provient du satellite GOES-17 de la National Oceanic and Atmospheric Administration. Crédit : NOAA
L’éruption du Hunga, près de l’île de Tonga, a fourni un aperçu sans précédent du comportement de certaines ondes atmosphériques. Un réseau dense de baromètres, de capteurs d’infrasons et de sismomètres en Alaska – exploités par le Wilson Alaska Technical Center du Geophysical Institute, l’Alaska Volcano Observatory et l’Alaska Earthquake Center – a contribué à l’obtention de ces données.
“Notre espoir est que nous serons mieux à même de surveiller les éruptions volcaniques et les tsunamis en comprenant les ondes atmosphériques de cette éruption”, a déclaré Fee, qui est également le scientifique coordinateur. à la partie de l’Institut de géophysique de l’Observatoire des volcans d’Alaska.
“Les ondes atmosphériques ont été enregistrées à l’échelle mondiale sur une large bande de fréquences et l’étude de cet ensemble remarquable de données nous permettra de mieux comprendre la génération, la propagation et l’enregistrement des ondes acoustiques et atmosphériques”, a-t-il ajouté. “Cela a des implications pour la surveillance des explosions nucléaires, des volcans, des tremblements de terre et d’une variété d’autres phénomènes.”
L’image du haut montre l’emplacement des instruments qui ont fourni des données. Le motif rouge et bleu autour du volcan Hunga est une image instantanée d’un satellite météorologique montrant la perturbation atmosphérique créée par la vague de Lamb. L’image du bas montre deux mois d’activité du Hunga. Crédit : David Fee
Les chercheurs ont trouvé particulièrement intéressant le comportement de la vague de Lamb de l’éruption, un type nommé d’après son découvreur en 1917, le mathématicien anglais Horace Lamb.
Les plus grandes explosions atmosphériques, comme celles des éruptions volcaniques et des essais nucléaires, créent des ondes de Lamb. Elles peuvent durer de quelques minutes à plusieurs heures.
Une onde de Lamb est un type d’onde guidée, c’est-à-dire une onde qui se déplace parallèlement à la surface d’un matériau et qui s’étend également vers le haut. Lors de l’éruption du Hunga, l’onde s’est déplacée le long de la surface de la Terre et a fait le tour de la planète dans une direction quatre fois et dans la direction opposée trois fois – comme cela a été observé lors de l’éruption du Krakatau en 1883.
“Les ondes de Lamb sont rares. Nous disposons de très peu d’observations de haute qualité à leur sujet”, a déclaré Fee. “En comprenant l’onde de Lamb, nous pouvons mieux comprendre la source et l’éruption. Elle est liée à la génération du tsunami et du panache volcanique et est aussi probablement liée aux infrasons et aux ondes acoustiques de plus haute fréquence de l’éruption.”
Un satellite de la NASA a capturé l’éruption explosive du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai dans le Pacifique Sud. Crédit : Image de Joshua Stevens/Observatoire de la Terre de la NASA, à partir de l’imagerie GOES-17 fournie par la National Oceanic and Atmospheric Administration et le National Environmental Satellite, Data and Information Service.
La vague de Lamb consistait en au moins deux impulsions près de Hunga, la première ayant une augmentation de pression de sept à dix minutes, suivie d’une deuxième compression plus importante et d’une longue diminution de pression.
La vague a également atteintdans l’ionosphère de la Terre, s’élevant à 700 mph jusqu’à une altitude d’environ 280 miles, selon les données des stations au sol.
Une différence majeure entre l’onde de Lamb de l’explosion de Hunga et celle de 1883 est la quantité de données recueillies grâce à plus d’un siècle de progrès technologiques et à la prolifération des capteurs autour du globe, selon l’article.
Les scientifiques ont noté d’autres découvertes concernant les ondes atmosphériques associées à l’éruption, notamment des infrasons de longue portée “remarquables” – des sons de fréquence trop basse pour être entendus par les humains. Les infrasons sont arrivés après la vague de Lamb et ont été suivis de sons audibles dans certaines régions.
Les sons audibles, note le journal, ont parcouru environ 6 200 miles jusqu’en Alaska, où ils ont été entendus dans tout l’état sous forme de bangs répétés environ neuf heures après l’éruption.
“J’ai entendu les sons, mais à ce moment-là, je ne pensais pas qu’ils provenaient d’une éruption volcanique dans le Pacifique Sud”, a déclaré Fee.
Les rapports de l’Alaska sont les comptes rendus documentés les plus éloignés de la source d’un son audible. Selon l’article, cela est dû en partie à l’augmentation de la population mondiale et aux progrès de la connectivité sociétale.
“Nous étudierons ces signaux pendant des années afin d’apprendre comment les ondes atmosphériques ont été générées et comment elles se sont si bien propagées sur la Terre”, a déclaré M. Fee.
Référence : “Ondes atmosphériques et observations seismoacoustiques globales de l’éruption du Hunga de janvier 2022, Tonga” par Robin S. Matoza, David Fee, Jelle D. Assink, Alexandra M. Iezzi, David N. Green, Keehoon Kim, Liam Toney, Thomas Lecocq, Siddharth Krishnamoorthy, Jean-Marie Lalande, Kiwamu Nishida, Kent L. Gee, Matthew M. Haney, Hugo D. Ortiz, Quentin Brissaud, Léo Martire, Lucie Rolland, Panagiotis Vergados, Alexandra Nippress, Junghyun Park, Shahar Shani-Kadmiel, Alex Witsil, Stephen Arrowsmith, Corentin Caudron, Shingo Watada, Anna B. Perttu, Benoit Taisne, Pierrick Mialle, Alexis Le Pichon, Julien Vergoz, Patrick Hupe, Philip S. Blom, Roger Waxler, Silvio De Angelis, Jonathan B. Snively, Adam T. Ringler, Robert E. Anthony, Arthur D. Jolly, Geoff Kilgour, Gil Averbuch, Maurizio Ripepe, Mie Ichihara, Alejandra Arciniega-Ceballos, Elvira Astafyeva, Lars Ceranna, Sandrine Cevuard, Il-Young Che, Rodrigo De Negri, Carl W. Ebeling, Läslo G. Evers, Luis E. Franco-Marin, Thomas B. Gabrielson, Katrin Hafner, R. Giles Harrison, Attila Komjathy, Giorgio Lacanna, John Lyons, Kenneth A. Macpherson, Emanuele Marchetti, Kathleen F. McKee, Robert J. Mellors, Gerardo Mendo-Pérez, T. Dylan Mikesell, Edhah Munaibari, Mayra Oyola-Merced, Iseul Park, Christoph Pilger, Cristina Ramos, Mario C. Ruiz, Roberto Sabatini, Hans F. Schwaiger, Dorianne Tailpied, Carrick Talmadge, Jérôme Vidot, Jeremy Webster et David C. Wilson, 12 mai 2022, Science.
DOI : 10.1126/science.abo7063
Les autres scientifiques de l’Institut de géophysique impliqués dans cette recherche sont l’étudiant diplômé Liam Toney, analyse des ondes acoustiques, production de figures et d’animations ; le chercheur postdoctoral Alex Witsil, analyse des ondes acoustiques et analyse du rendement explosif équivalent ; et le chercheur en sismo-acoustique Kenneth A. Macpherson, réponse des capteurs et qualité des données. Tous travaillent au Wilson Alaska Technical Center.
L’Alaska Volcano Observatory, la National Science Foundation et l’U.S. Defense Threat Reduction Agency ont financé la partie UAF de la recherche.
Robin S. Matoza de l’Université de Californie, Santa Barbara, est l’auteur principal de l’article.
