Le cône du Monte Nuovo. Crédit :Mauro Antonio Di Vito
À la télévision, l'éruption du volcan projette du magma depuis le sommet. Cependant, il n'est pas si rare que du magma jaillisse du flanc du volcan plutôt que de son sommet. Après avoir quitté la chambre magmatique souterraine, le magma se fraie un chemin de côté en fracturant la roche, parfois sur des dizaines de kilomètres. Puis, quand il perce la surface de la Terre, il forme un ou plusieurs évents d'où il déborde, parfois de manière explosive. Cette, par exemple, s'est produit à Bardarbunga en Islande en août 2014, et Kilauea à Hawaï en août 2018.
C'est un grand défi pour les volcanologues de deviner où se dirige le magma et où il va percer la surface. Beaucoup d'efforts sont consacrés à cette tâche, car cela pourrait minimiser le risque pour les villages et les villes menacés par les éruptions. Maintenant, Eleonora Rivalta et son équipe du Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences à Potsdam et des collaborateurs institutionnels ont mis au point une nouvelle méthode pour générer des prévisions d'emplacement d'évent. L'étude est publiée dans la revue Avancées scientifiques .
"Les méthodes précédentes étaient basées sur les statistiques des emplacements des éruptions passées, " dit Eleonora Rivalta. " Notre méthode combine la physique et les statistiques :nous calculons les chemins de moindre résistance pour le magma ascendant et ajustons le modèle en fonction des statistiques. " Les chercheurs ont testé avec succès la nouvelle approche avec les données de la caldeira Campi Flegrei en Italie, l'un des volcans les plus risqués de la planète.
Les évents ouverts sur le flanc d'un volcan sont souvent utilisés par une seule éruption. Tous les volcans peuvent produire de tels évents ponctuels, mais certains font plus que d'autres. Leurs flancs sont perforés par des dizaines d'évents dont l'alignement marque les emplacements où les voies du magma souterrain ont recoupé la surface de la Terre.
Aux caldeiras, c'est-à-dire de grands creux en forme de chaudron qui se forment peu de temps après la vidange d'une chambre magmatique lors d'une éruption volcanique, des évents peuvent également s'ouvrir à l'intérieur et sur son pourtour. C'est parce qu'il leur manque un sommet pour concentrer les éruptions. "Les caldeiras ressemblent souvent à une pelouse couverte de taupinières, " dit Eleonora Rivalta de GFZ.
Plusieurs cratères volcaniques couvrent les "Campi Flegrei" près de Naples, Italie. Une nouvelle méthode vise à prévoir où de nouveaux évents se produiront. Crédit :Mauro Antonio di Vito / INGV
La plupart des évents des caldeiras n'ont été utilisés qu'une seule fois. La dispersion résultante, la distribution spatiale des évents parfois apparemment aléatoire menace de vastes zones, présentant un défi aux volcanologues qui dessinent des cartes de prévision pour l'emplacement des futures éruptions. De telles cartes sont également nécessaires pour des prévisions précises des coulées de lave et pyroclastiques ou de l'expansion des panaches de cendres.
Les cartes de prévision des évents ont jusqu'à présent été principalement basées sur la distribution spatiale des évents passés :« Les volcanologues supposent souvent que le volcan se comportera comme il l'a fait dans le passé, " dit Eleonora Rivalta. " Le problème est que, souvent, seules quelques dizaines d'évents sont visibles à la surface du volcan, car les épisodes éruptifs majeurs ont tendance à couvrir ou à effacer les schémas éruptifs passés. D'où, aussi sophistiquée que soit la procédure mathématique, des données éparses conduisent à des cartes grossières avec de grandes incertitudes. De plus, la dynamique d'un volcan peut changer avec le temps, afin que les emplacements des évents se déplacent."
Tests réussis aux Campi Flegrei
Rivalta, un physicien de formation, et une équipe de géologues et de statisticiens a utilisé la physique des volcans pour améliorer les prévisions. "Nous utilisons la compréhension physique la plus récente de la façon dont le magma fracture la roche pour se déplacer sous terre et la combinons avec une procédure statistique et une connaissance de la structure et de l'histoire du volcan. Nous ajustons les paramètres du modèle physique jusqu'à ce qu'ils correspondent aux modèles éruptifs précédents . Puis, nous avons un modèle de travail et pouvons l'utiliser pour prévoir les futurs emplacements des éruptions, " dit Eleonora Rivalta.
La nouvelle approche a été appliquée dans le sud de l'Italie aux Campi Flegrei, une caldeira près de Naples, qui compte près d'un million d'habitants. Dans la caldeira de plus de dix kilomètres de large, environ quatre-vingts évents ont alimenté des éruptions explosives au cours des 15 dernières, 000 ans. L'approche fonctionne bien dans les tests rétrospectifs, qui prévoit correctement l'emplacement des évents qui n'ont pas été utilisés pour régler le modèle, rapportent les chercheurs.
"La partie la plus difficile a été de formuler la méthode d'une manière qui fonctionne pour tous les volcans et pas seulement un - de la généraliser, " explique Rivalta. " Nous allons maintenant effectuer plus de tests. Si notre méthode fonctionne bien sur d'autres volcans aussi, cela peut aider à planifier l'utilisation des terres dans les zones volcaniques et à prévoir l'emplacement des futures éruptions avec une plus grande certitude qu'auparavant."
