L'éruption du Piton de la Fournaise ou comment surveiller un volcan en restant confinés !

Publié par Redbran le 09/04/2020 à 14:00
Source: CNRS INSU
Le Piton de la Fournaise s'est réveillé le 2 avril dernier, pour la deuxième fois de l'année. Une activité assez classique pour ce volcan, qui est l'un des plus actifs au monde... mais dont la surveillance s'est avérée assez particulière en cette période de confinement ! Aline Peltier, directrice de l'Observatoire volcanologique du Piton de la Fournaise (Le piton de la Fournaise, qui culmine à 2 632 mètres, est le volcan actif de l'île de La Réunion. Il correspond au sommet et au...) (OVPF-IPGP) fait le point (Graphie) sur cette éruption et sur la surveillance effectuée par l'observatoire.


Piton de la Fournaise fig OVPF

Quel est le contexte géologique et sismique de l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné l'adjectif...) de La Réunion (La Réunion est une île française du sud-ouest de l'océan Indien située dans l'archipel des Mascareignes à environ 700...) ?

L'Ile de la réunion forme avec l'Ile Maurice, les îles Maldives (Les Maldives, officiellement la République des Maldives, sont un pays d'Asie du Sud-Ouest constitué de 1 199 îles, dont 202 habitées, situées à environ 451 kilomètres au sud de l'Inde. La...), Laquedives (L'archipel des Laquedives - forme anglaise Laccadives - Lakshaweep ou Lakshadweep, le plus petit territoire de l’Union indienne est situé dans la mer d'Oman. Le...) et Chagos un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme l'énonçait...) volcanique dit de "point -chaud". Il est lié à une "surchauffe (La surchauffe est une opération physique qui a lieu dans un moteur à vapeur.)" du manteau au coeur de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) même ; la surchauffe fait fondre la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...) et forme du magma, qui remonte vers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...), où il va s'épancher sous forme d'éruptions effusives.

L'île de La Réunion est constituée de deux édifices principaux: le Piton des Neiges d'une part, un volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la montée d'un magma sous forme de lave et...) endormi qui représente en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) environ 97% de l'île, et le Piton de la Fournaise d'autre part, qui en constitue une protubérance sur son flanc est. Ce dernier est l'un des volcans les plus actifs de la Terre puisqu'il s'y produit en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer...) une éruption tous les 8 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.). Cependant 97% des éruptions restent cantonnées dans une caldeira naturelle, appelée Enclos Fouqué: c'est une zone inhabitée, mais extrêmement visitée à La Réunion (jusqu'à 2000 visiteurs par jours). Or des fissures peuvent s'ouvrir sur les sentiers de randonnée (comme se fut le cas par exemple à 3 reprises ces deux dernières années) ou menacer la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir...) nationale qui relie le sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) au nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de l'île et qui traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au...) la partie basse de l'Enclos Fouqué. Dans environ 3% des cas, la lave (La lave est une roche en fusion, plus ou moins fluide, émise par un volcan lors d’une éruption. La lave est issue d'un magma, réserve de roche en fusion située dans l’épaisseur des...) sort de la caldeira, et peut présenter une menace pour les villages alentours. Une telle sortie "hors-Enclos" n'est pas arrivée depuis 1998.

Au cours des dernières décennies, il y a eu quelques éruptions mémorables dont celle de 1977 qui a enseveli une trentaine de maisons, et celle de 2007, qui située à l'extrême limite sud de la caldeira, a provoqué des pluies acides à proximité, incommodant notamment le village (Un village est, à la campagne ou à la montagne, un ensemble d'habitations, de bâtiments à usages divers, de fermes... de proportion modérée (quelque dizaines de bâtiments)) du Tremblet, localisé à 2,7 km. Au cours de cette éruption, le cratère ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine météoritique, voir Cratère d'impact Pour le cratère formé à la suite d'un effondrement...) s'est effondré sur une hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de plus de 300 m et sur une largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur...) de 1 km.

Quelle surveillance est effectuée sur place ?

L'Observatoire est le premier maillon (Le maillon en language maritime est une longueur de chaîne (ligne de mouillage), qui mesure 15 brasses soit 27,50 m. L'élément de base de la chaîne est appelé...) du plan Orsec (Le plan Orsec a remplacé les plans d'urgence pour la gestion des catastrophes à moyens dépassés (CMD), depuis la parution de la loi de modernisation de la sécurité...) "Volcan Piton de la Fournaise" de la Préfecture de la Réunion puisqu'il est chargé de prévenir cette dernière en cas de changement d'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) du volcan, notamment lors de l'imminence d'une éruption. Le système d'alerte est basé sur un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) composé d'une centaine de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait...) de surveillance installés sur l'ensemble du massif (Le mot massif peut être employé comme :) volcanique.

Quand le magma remonte vers la surface, il est à l'origine de trois précurseurs qui sont détectés par les stations de mesures de l'OVPF-IPGP. 1) un dégagement de CO2 dans le sol (en remontant le CO2 piégé dans le magma va s'échapper et remonter en surface), 2) une sismicité, il (sur l'île la sismicité est très majoritairement liée à l'activité volcanique) et 3) un gonflement du volcan. Aussi, pour détecter les trois types de précurseurs, les scientifiques utilisent des sismomètres, des capteurs de déformation (par exemple des récepteurs/antenne GPS et des inclinomètres...), et enfin des instruments qui mesurent les flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de...) dans le sol et dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...).

Ces précurseurs ont lieu sur deux échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

1) D'abord à long terme, lorsque le magma remonte des profondeurs vers le réservoir le plus superficiel (environ 2 km sous la surface). Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de séismes (la majorité de <1) s'intensifie progressivement et peut passer à une cinquantaine par jour. En parallèle le volcan se déforme du fait de l'accumulation du magma dans le réservoir et de sa mise en pression. Actuellement la durée de cette phase est de l'ordre de 2-3 semaines mais elle peut également être beaucoup plus courte, de quelques jours, comme dans le cas présent, ce qui rend la prévision difficile. A ce stade, le plan ORSEC prévoit une phase de Vigilance, éruption possible à moyen terme.

2) Ensuite à court terme, lorsque le toit (Le toit est la structure couvrant la partie supérieure d'un édifice, permettant principalement de protéger son intérieur contre les intempéries et...) du réservoir se rompt suite à une accumulation de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) trop importante. Le magma s'en échappe et se propage vers la surface. Cette phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) dure entre une vingtaine de minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...) et quelques heures. Le niveau de la sismicité augmente encore: on passe à un millier de séismes par heure (L'heure est une unité de mesure  :) ! La déformation du sol devient importante (elle peut aller jusqu'à 1 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) en quelques heures). Avec le suivi en temps réel des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), il est possible de localiser la position du magma en profondeur et suivre son cheminement avant qu'il n'arrive en surface et ainsi anticiper le lieu du futur site éruptif et d'en informer la préfecture.

C'est à ce moment-là que la Préfecture (suite aux alertes de l'OVPF-IPGP) passe le niveau d'alerte à Alerte 1: éruption imminente. L'accès à l'Enclos est alors interdit et les personnes présentes évacuées.

Même sans retour visuel direct, il est possible de savoir lorsque l'éruption débute. En effet lorsque le magma arrive à proximité de la surface les sismomètres de l'OVPF-IPGP enregistrent un trémor volcanique, un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour...) sismologique généré par les.

Vous êtes également confinés sur l'île de la Réunion, comment se passe la surveillance dans de telles conditions ?

Conformément aux préconisations du gouvernement et de la direction du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), les locaux de l'observatoire sont fermés et l'ensemble de l'équipe de l'OVPF-IPGP (16 personnes) télétravaille depuis son domicile. Un plan de continuité (En mathématiques, la continuité est une propriété topologique d'une fonction. En première approche, une fonction est continue si, à des variations infinitésimales de...) des activités avait été rédigé dès le 16 mars afin de clarifier et décrire le mode de fonctionnement de l'observatoire en "mode dégradé" pendant la crise coronavirus COVID-19.

Comme présenté précédemment, l'observatoire présente l'avantage de disposer d'un large et dense réseau permanent de surveillance installé sur le volcan, dont les données arrivent en temps réel sur les serveurs et l'intranet de l'observatoire. Il est possible ainsi de suivre les moindres soubresauts du volcan à distance. Les personnels ont l'habitude de travailler à distance, puisque c'est un mode de fonctionnement déjà adopté pour les week-ends, nuits et jours fériés (le volcan étant surveillé H24/365J).

Lors de la gestion de crise du 2 avril nous avons mis en place un système de tchat entre les différents membres de l'observatoire afin de partager et échanger de manière efficace et rapide nos interprétations, données etc. Le 3 avril, une réunion exceptionnelle de crise en visioconférence nous a permis de faire le point sur la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus...) et statuer sur la nécessité absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol...) ou non de se rendre sur le terrain. Notre dense réseau de stations permet d'anticiper les éruptions et de voir lorsque l'éruption débute. Nous travaillons aussi en étroite collaboration avec le Laboratoire Magmas et Volcans, à Clermont-Ferrand pour tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ce qui est données satellites (Satellite peut faire référence à :), ce qui apporte des données supplémentaires.

La première mission que nous réalisons au début d'une éruption, et qui est de première importance, est un retour visuel sur la localisation exacte du site éruptif et sur les débits éruptifs. Même si nos instruments sur le terrai permettent de nous renseigner sur le secteur impacté par l'éruption, une localisation précise est nécessaire notamment pour la modélisation des écoulements de coulées (réalisées en collaboration avec le LMV, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) Clermont Auvergne), qui nous renseigne sur les trajectoires les plus probables des coulées et ainsi évaluer si des biens ou des stations de surveillance de l'observatoire sont menacés.

Cette mission se fait généralement par voie héliportée en association avec la Section Aérienne de Gendarmerie(SAG) et le Peloton de Gendarmerie de Haute Montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique,...) (PGHM). Pour l'éruption du 2 au 6 avril, cette reconnaissance s'est faite sans personnel de l'OVPF/IPGP à bord, mais les agents de la SAG et du PGHM ont pu nous fournir des premiers retours visuels (photographies/vidéos) et une localisation précise du site éruptif.

Les missions de terrain durant cette période de confinement ne se feront qu'en cas de panne sur le réseau mettant en péril la qualité de la surveillance du Piton de la Fournaise, en cas de menace d'ensevelissement d'une station de surveillance par une coulée de lave qui nécessiterait son démantèlement, en cas d'activité volcanique majeure présentant une menace pour les biens ou les personnes et nécessitant des mesures complémentaires sur le terrain.

Ces interventions seront effectuées, en concertation avec la Préfecture de la Réunion, dans le respect des règles d'hygiène (L'hygiène est un ensemble de mesures destinées à prévenir les infections et l'apparition de maladies infectieuses. Elle se base essentiellement sur trois actions :) et sécurité.

Quel est l'intérêt scientifique du Piton de la Fournaise ?

On dit souvent que le Piton de la Fournaise est un "volcan laboratoire" car il y a beaucoup d'éruptions et c'est le volcan le plus densément instrumenté au monde (Le mot monde peut désigner :) ! Une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour...) qui nous permet de voir des choses finement, et la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par...) des éruptions permet de tester de nouveaux capteurs ou encore de vérifier la fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des...) des techniques de mesure.

Le Piton de la Fournaise est un volcan du même type que l'Etna (L'Etna, également appelé Ætna, Etnea, Monte di Catania, Mongibello ou encore Mons Gibel Utlamat, en sicilien ’a muntagna ou Mungibeddu, est un volcan d'Italie situé en Sicile, à proximité de la ville...) en Sicile (La Sicile (Sicilia en italien) est une région autonome d'Italie et la plus grande île de la Méditerranée. Son chef-lieu est la ville de Palerme. Le drapeau, la gorgone à trois jambes, représente les trois pointes...) et le Kīlauea à Hawaï (Hawaï ou Hawaii (en hawaïen : Hawai‘i ; en anglais : Hawaii) est un État des États-Unis situé dans l'océan Pacifique, à environ 3 900...) et les chercheurs de ces trois volcans travaillent en étroite collaboration pour comprendre l'ensemble des mécanismes qui régissent ce type de volcans.

On cherche toujours à mieux comprendre comment fonctionne un volcan. Il y a en effet des choses encore mal connues comme par exemple ce qui génère et déclenche les déstabilisations de flanc. C'est un risque important à La Réunion, car en contexte insulaire une arrivée massive (Le mot massif peut être employé comme :) de matériel en mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) peut générer un tsunami (Un tsunami (japonais : ? tsu, « port » et ? nami, « vague ») est une onde provoquée par un rapide mouvement d'un grand volume d'eau (océan ou mer). Ce mouvement est en général dû à un...). Il faut savoir que l'on observe un glissement continue du flanc est du Piton de la Fournaise par gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) et que d'une manière systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des...) ce déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme...) s'accélère lors des éruptions. Les glissements sur ce flanc pourrait d'ailleurs favoriser la propagation du magma plus loin sur ce flanc, à moins que ce soit l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1...) la propagation du magma qui génère ce glissement... la question fait encore grand débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées,...) dans la communauté scientifique. Là encore, ce seront les capteurs qui pourront nous apporter des éléments de réponses lors du prochain glissement majeur (comme ce fut le cas en 2007) et peut-être nous permettre un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...) d'anticiper ces glissements.
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