Une équipe composée de chercheurs du Laboratoire d'aérologie (LA/OMP, CNRS / UPS), du Laboratoire de l'atmosphère et des cyclones (LACy/OSU-Réunion, CNRS / Université de la Réunion / Météo-France) et de l' Observatoire volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) a réussi à simuler à faible coût numérique la hauteur du panache d'une éruption volcanique. Ce travail permet d'envisager dans un futur proche de disposer d'un outil numérique de terrain pour l'aide à la protection des personnes et des biens.
Lors d'une éruption volcanique, un des problèmes majeurs pour la sécurité des personnes et des biens est la dispersion dans l'atmosphère du panache volcanique de gaz et de poussières fines.
L'éruption du Piton de la Fournaise en janvier 2010. © OVPF, Andrea Di Muro
Comme la vitesse et la direction du vent horizontal varient fortement avec l'altitude dans la basse atmosphère, prévoir le développement vertical du panache volcanique au moment de son éjection est essentiel pour ensuite simuler sa dispersion horizontale dans l'atmosphère par le vent. La hauteur du panache à la verticale du cône éruptif est donc un élément primordial pour accéder à une prévision correcte des zones impactées.
Des chercheurs du LA, du LACy et de l'OVPF ont recherché s'il était possible d'utiliser un modèle atmosphérique de moyenne échelle de façon opérationnelle, c'est-à-dire en temps quasi réel sur le terrain, ce qui nécessite que les simulations soient peu coûteuses en temps de calcul, afin de prévoir la dispersion d'un panache volcanique.
Deux conditions au moins sont nécessaires pour effectuer une telle simulation :
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connaître les paramètres initiaux d'éjection du gaz volcanique (vitesse, température et diamètre du cratère), ce qui est le cas car ces paramètres sont rapidement estimés par les volcanologues une fois l'éruption commencée ;
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être capable de simuler à faible coût numérique le développement vertical du panache convectif, sensible à l'entraînement turbulent d'air frais sur ses côtés.
Les chercheurs ont utilisé la version moyenne échelle (maille de 1 km de côté) du modèle Méso-NH, le code numérique communautaire français, qu'ils ont modifié en adaptant son modèle sous-maille de nuage convectif peu profond (cumulus) au panache d'une éruption volcanique. Ils ont ensuite testé ce modèle sur l'éruption de janvier 2010 du Piton de la Fournaise (île de La Réunion), un volcan très actif qui est entré en éruption en moyenne tous les 8 mois au cours des 50 dernières années. Si le choix a porté sur cet épisode éruptif, c'est que son panache était bien vertical du fait de l'absence de vent fort.
La simulation réalisée a conduit à une hauteur de panache de 1 km au-dessus du cône éruptif. Cette hauteur est cohérente avec celles obtenue à partir d'une part d'observations photographiques de terrain et d'autre part d'une simulation explicite du panache convectif à l'échelle décamétrique (maille de 10 m de côté, permettant de résoudre les mouvements au sein du panache) réalisée aussi avec Meso-NH, toutes deux proches de 1 km.
Ce résultat très encourageant devrait permettre dans le futur aux équipes de la sécurité civile de disposer, lors d'une éruption volcanique, d'un outil numérique permettant de donner rapidement la hauteur du panache à la verticale de la bouche d'éruption, puis sa dispersion horizontale et donc son impact possible sur les zones habitées.
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