Malgré une large compréhension des volcans, notre capacité à prédire le timing, durée, taper, Taille, et les conséquences des éruptions volcaniques sont limitées, dit un nouveau rapport des National Academies of Sciences, Ingénierie, et Médecine. Améliorer les prévisions d'éruptions et les alertes pour sauver des vies, le rapport identifie les priorités de recherche pour une meilleure surveillance des éruptions volcaniques et trois grands défis auxquels la communauté scientifique des volcans est confrontée.

La surveillance des volcans est essentielle pour prévoir les éruptions et atténuer les risques de leurs dangers. Cependant, peu de volcans sont correctement observés, et beaucoup ne sont pas du tout surveillés. Par exemple, moins de la moitié des 169 volcans potentiellement actifs aux États-Unis ont des sismomètres, un instrument pour détecter les petits tremblements de terre qui signalent le mouvement du magma souterrain. Et seulement trois ont des mesures de gaz en continu, qui sont cruciaux car la composition et la quantité de gaz dissous dans le magma entraînent des éruptions. Une surveillance renforcée combinée à des avancées dans les modèles expérimentaux et mathématiques des processus volcaniques peut améliorer la compréhension et la prévision des éruptions, dit le rapport.

Le comité qui a mené l'étude et rédigé le rapport a également souligné la nécessité de mesures par satellite de la déformation du sol et des émissions de gaz, observations de drones, surveillance sismique avancée, et l'acquisition de données à grande vitesse en temps réel pendant les éruptions. Nouvelles approches des capacités analytiques pour déchiffrer l'histoire du magma, et modèles conceptuels et expérimentaux de phénomènes magmatiques et volcaniques, fournira de nouvelles informations sur les processus qui expliquent comment le magma est généré et éclate.

"Il y a eu de grandes améliorations dans les modèles conceptuels des phénomènes volcaniques, par rapport à ceux utilisés il y a quelques décennies, mais la communauté scientifique des volcans n'est pas encore suffisamment préparée pour la prochaine grande éruption, " a déclaré Michael Manga, professeur au département des sciences de la Terre et des planètes à l'Université de Californie, Berkeley, et président du comité. "Il y a des défis fondamentaux qui doivent être relevés et nécessitent un effort soutenu de toutes les disciplines. En travaillant sur ces grands défis, la communauté scientifique des volcans peut aider à quantifier l'effet global des éruptions et à atténuer les risques, profitant finalement à des millions de personnes vivant dans des zones volcaniques actives. »

Le comité a souligné plusieurs questions clés et priorités de recherche dans des domaines tels que les processus qui déplacent et stockent le magma sous les volcans; comment commencent les éruptions, évoluer, et fin; comment un volcan entre en éruption ; prévoir les éruptions; la réponse des paysages, océans, et l'atmosphère aux éruptions volcaniques; et la réponse des volcans aux changements à la surface de la Terre.

Sur la base de ces priorités de recherche, le comité a identifié trois grands défis majeurs pour faire avancer la science et la surveillance des volcans :

Prévision de la taille, durée, et aléa des éruptions en intégrant les observations aux modèles

Les prévisions actuelles sont basées sur la reconnaissance de modèles dans les données de surveillance. Ces approches ont eu un succès mitigé car les données de surveillance ne capturent pas la diversité des volcans ou leur évolution dans le temps. Une approche basée sur des modèles de processus physiques et chimiques, informé par des données de suivi, comme cela se fait dans les prévisions météorologiques, pourrait améliorer la précision des prévisions d'éruption. Une telle approche nécessite l'intégration de données et de méthodologies de plusieurs disciplines, dit le rapport.

Quantifier les cycles de vie des volcans et surmonter notre compréhension biaisée actuelle

La compréhension actuelle du cycle de vie d'un volcan est faussée car seul un petit nombre de volcans sont étudiés. Surveillance étendue depuis le sol, mer, et l'espace peut surmonter certains de ces biais d'observation, dit le rapport. L'extension et le maintien des capacités de surveillance et le soutien de l'infrastructure pour rendre disponibles les données historiques et de surveillance sont essentiels pour faire progresser la compréhension des processus volcaniques et évaluer les risques volcaniques. Le comité a noté que les technologies émergentes telles que les capteurs peu coûteux, drones, et de nouvelles méthodes géochimiques micro-analytiques sont des outils prometteurs pour fournir de nouvelles informations sur l'activité volcanique.

Construire une communauté scientifique sur les volcans coordonnée

Près de 100 volcans éclatent quelque part sur Terre chaque année. Renforcement de la recherche pluridisciplinaire, partenariats nationaux et internationaux de recherche et de surveillance, et les réseaux de formation peuvent aider la communauté des chercheurs à maximiser les avancées scientifiques résultant de l'étude des éruptions dans le monde, dit le comité.

Le rapport cite l'éruption en cours du volcan Bogoslof en Alaska comme exemple qui met en évidence ces trois défis. Une télécommande, initialement volcan sous-marin dans l'arc des îles Aléoutiennes, l'éruption a débuté fin décembre 2016 et l'activité s'est poursuivie depuis février 2017. En un mois seulement, le volcan a produit de nombreuses explosions avec des panaches s'élevant à 20, 000-35, 000 pieds, un danger important pour l'aviation du Pacifique Nord. L'observatoire des volcans de l'Alaska (AVO) de l'US Geological Survey s'est appuyé sur des sismomètres distants, données satellitaires, infrasons, et la détection de la foudre pour surveiller l'activité car il n'y a pas d'instruments au sol sur le volcan. Le comité a déclaré que l'AVO n'a été en mesure de fournir une alerte précoce que pour certains de ces événements dangereux. Cette éruption souligne également la compréhension limitée de l'éruption du magma. Dans plus de 20 événements discrets, le volcan émergent a remodelé ses côtes à plusieurs reprises, fournissant des instantanés des interactions volcan-paysage.