Plus de 200 000 éclairs, représentés par des points bleus, se sont produits pendant toute la durée de l’éruption du volcan Hunga de Tonga, le 15 janvier 2022. De nouvelles analyses de l’intensité des éclairs de l’éruption ont révélé que l’orage volcanique était le plus intense jamais enregistré et ont fourni de nouvelles informations sur la progression de l’éruption. Crédit : Van Eaton et al. (2023), Geophysical Research Letters, doi : 10.1029/2022GL102341
L’éruption a produit 2 600 éclairs par minute à son intensité maximale. Les scientifiques ont utilisé les éclairs pour scruter le nuage de cendres et obtenir de nouveaux détails sur la chronologie de l’éruption.
- L’éruption du 15 janvier a duré au moins 11 heures, soit plusieurs heures de plus que ce que l’on savait jusqu’à présent.
- Le panache a produit les éclairs les plus élevés jamais mesurés, entre 20 et 30 kilomètres au-dessus du niveau de la mer.
- Les éclairs ont « surfé » sur des vagues géantes qui ont déferlé sur le panache volcanique.
- Les données sur les éclairs révèlent des phases de l’éruption jusqu’alors inconnues et permettent de mieux surveiller les risques volcaniques à l’avenir
L’éruption du 15 janvier 2022 du volcan Hunga à Tonga continue de battre des records. Selon une nouvelle étude, l’éruption a créé un orage « suralimenté » qui a produit les éclairs les plus intenses jamais enregistrés. Les chercheurs ont constaté qu’il y avait près de 200 000 éclairs dans le panache volcanique tout au long de l’éruption, avec un pic de plus de 2 600 éclairs par minute.
Lorsque le volcan sous-marin est entré en éruption dans le sud de l’océan Pacifique, il a généré un panache de cendres, d’eau et de gaz magmatique d’une hauteur d’au moins 58 kilomètres. Ce panache imposant a fourni aux scientifiques des informations utiles sur l’ampleur de l’éruption, mais il a également masqué l’évent à la vue des satellites, ce qui a rendu plus difficile le suivi de l’évolution de l’éruption au fur et à mesure qu’elle progressait.
Cartes du développement du panache volcanique et de la foudre le 15 janvier 2022, avec les heures indiquées en UTC. L’échelle de gris donne la hauteur stéréoscopique des nuages, les points bleus montrent les éclairs détectés par les réseaux de radiofréquence au sol au cours de la minute suivante, et l’échelle de couleur violet-jaune montre les éclairs détectés optiquement par le capteur GLM. (*) indique les images avec des éclairs détectés optiquement. Au moins quatre anneaux de foudre distincts se produisent de 04:16 à 05:51, suivis d’un anneau final de 08:38-08:48. L’anneau initial et le plus proéminent (visible dans les quatre premières images) s’est concentré sur le bord d’attaque d’une onde de gravité à l’intérieur du nuage parapluie supérieur. Des cercles roses délimitent l’anneau de foudre dans deux images, montrant un taux d’expansion (moyen) supérieur à 60 m s-1. L’advection vers l’ouest du nuage-parapluie supérieur commence à révéler un nuage de niveau inférieur vers 05:37. Les polygones blancs en pointillés indiquent les emplacements des éclairs, montrant leur déplacement vers l’ouest avec le nuage stratosphérique. Les îles locales sont indiquées en noir. Crédit : Van Eaton et al. (2023), Geophysical Research Letters, doi : 10.1029/2022GL102341
Des données d’éclairs à haute résolution provenant de quatre sources distinctes – jamais utilisées ensemble auparavant – ont maintenant permis aux scientifiques de scruter ce panache, de dégager de nouvelles phases du cycle de vie de l’éruption et d’obtenir des informations sur les conditions météorologiques étranges qu’elle a créées.
« Cette éruption a déclenché un orage surchargé, comme nous n’en avions jamais vu », a déclaré Alexa Van Eaton, volcanologue à l’United States Geological Survey, qui a dirigé l’étude. « Ces résultats démontrent que nous disposons d’un nouvel outil pour surveiller les volcans à la vitesse de la lumière et aident l’USGS à informer les avions des risques liés aux cendres.
L’étude a été publiée dans Geophysical Research Letters, qui publie des rapports à fort impact, de format court, avec des implications immédiates couvrant toutes les sciences de la Terre et de l’espace.
La tempête s’est développée parce que l’expulsion hautement énergétique du magma a traversé l’océan peu profond, a déclaré Van Eaton. Les roches en fusion ont vaporisé l’eau de mer, qui s’est élevée dans le panache et a fini par former des collisions électrisantes entre les cendres volcaniques, l’eau surfondue et les grêlons. L’orage parfait pour la foudre.
Plus de 200 000 éclairs, représentés par des points bleus, se sont produits pendant toute la durée de l’éruption du volcan Hunga de Tonga, le 15 janvier 2022. De nouvelles analyses de l’intensité des éclairs de l’éruption ont révélé que l’orage volcanique était le plus intense jamais enregistré et ont fourni de nouvelles informations sur la progression de l’éruption. Crédit : Van Eaton et al. (2023), Geophysical Research Letters, doi : 10.1029/2022GL102341
En combinant les données de capteurs qui mesurent la lumière et les ondes radio, les scientifiques ont suivi les éclairs et estimé leur hauteur. L’éruption a produit un peu plus de 192 000 éclairs (composés de près de 500 000 impulsions électriques), avec un pic de 2 615 éclairs par minute. Certains de ces éclairs ont atteint des altitudes sans précédent dans l’atmosphère terrestre, entre 20 et 30 kilomètres.
« Avec cette éruption, nous avons découvert que les panaches volcaniques peuvent créer des conditions propices à la foudre bien au-delà du domaine des orages météorologiques que nous avions observés auparavant », a déclaré M. Van Eaton. « Il s’avère que les éruptions volcaniques peuvent créer des éclairs plus extrêmes que n’importe quel autre type d’orage sur Terre.
Les éclairs ont permis de comprendre non seulement la durée de l’éruption, mais aussi son comportement dans le temps.
« L’éruption a duré bien plus longtemps que l’heure ou les deux heures initialement observées », a déclaré M. Van Eaton. « L’activité du 15 janvier a créé des panaches volcaniques pendant au moins 11 heures. Ce n’est vraiment qu’en examinant les données relatives aux éclairs que nous avons pu tirer cela au clair.
Les chercheurs ont observé quatre phases distinctes d’activité éruptive, définies par les hauteurs des panaches et les taux d’éclairs au fur et à mesure qu’ils augmentaient et diminuaient. Les connaissances acquises en liant l’intensité des éclairs à l’activité éruptive peuvent permettre une meilleure surveillance et une meilleure prévision des risques liés à l’aviation pendant une grande éruption volcanique, y compris le développement et le mouvement des nuages de cendres, a déclaré M. Van Eaton. Il est très difficile d’obtenir des informations fiables sur les panaches volcaniques au début d’une éruption, en particulier pour les volcans sous-marins éloignés. L’exploitation de toutes les observations à longue portée disponibles, y compris les éclairs, permet d’améliorer la détection précoce et de maintenir les avions et les personnes hors de danger.
« Ce n’est pas seulement l’intensité des éclairs qui nous a attirés », a déclaré Mme Van Eaton. Elle et ses collègues ont également été surpris par les anneaux concentriques d’éclairs, centrés sur le volcan, qui s’étendent et se contractent au fil du temps. « L’ampleur de ces anneaux de foudre nous a époustouflés. Nous n’avions jamais rien vu de tel auparavant, il n’y a rien de comparable dans les tempêtes météorologiques. Des anneaux de foudre uniques ont été observés, mais pas des multiples, et ils sont minuscules en comparaison ».
Des turbulences intenses à haute altitude sont à nouveau à l’origine de ce phénomène. Le panache a injecté tellement de masse dans la haute atmosphère qu’il a provoqué des ondulations dans le nuage volcanique, comme si l’on jetait des cailloux dans un étang. Les éclairs ont semblé « surfer » sur ces vagues et se déplacer vers l’extérieur sous la forme d’anneaux de 250 kilomètres de large.
Comme si tout cela ne suffisait pas à rendre cette éruption fascinante, elle représente un style de volcanisme connu sous le nom de phréatoplinien, qui se produit lorsqu’un grand volume de magma entre en éruption à travers l’eau. Auparavant, ce type d’éruption n’était connu que par les archives géologiques et n’avait jamais été observé à l’aide d’instruments modernes. L’éruption du Hunga a changé la donne.
« C’était comme déterrer un dinosaure et le voir marcher à quatre pattes », a déclaré M. Van Eaton. « C’est un peu comme si on avait le souffle coupé.
Référence : « Anneaux de foudre et ondes de gravité : Insights Into the Giant Eruption Plume From Tonga’s Hunga Volcano on 15 January 2022 » par Alexa R. Van Eaton, Jeff Lapierre, Sonja A. Behnke, Chris Vagasky, Christopher J. Schultz, Michael Pavolonis, Kristopher Bedka and Konstantin Khlopenkov, 20 juin 2023, Geophysical Research Letters.
DOI : 10.1029/2022GL102341