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Des rafales d’électricité invisibles provenant des volcans signalent des éruptions explosives

Des éclairs et des projections de cendres et de lave lors de l'éruption du volcan Sakurajima au Japon. Une nouvelle étude fait la distinction entre les éclairs et des surtensions plus petites et plus mystérieuses de l'activité électrique produite par le volcan. MIKE LYVERS/MOMENT/GETTY IMAGES

Des signaux électriques mystérieux pourraient aider à prévenir les aviateurs de l’imminence de panaches de cendres volcaniques. Le Sakurajima, l’un des volcans les plus actifs du Japon, éblouit souvent par ses éclairs volcaniques spectaculaires dans un ciel rempli de cendres. Mais le volcan peut également produire des éclats d’activité électrique beaucoup plus petits et invisibles qui mystifient et intriguent les scientifiques.

Aujourd’hui, une analyse de 97 explosions survenues au Sakurajima en juin 2015 permet de déterminer quand les éruptions produisent des éclairs visibles et quand elles produisent de mystérieux sursauts d’activité électrique invisibles, rapportent les chercheurs dans les Geophysical Research Letters du 16 juin.

Ces sursauts invisibles, appelés décharges d’évent, se produisent au début des éruptions, ce qui pourrait permettre aux scientifiques de trouver des moyens de les utiliser pour avertir des explosions imminentes.

Les chercheurs savent que les éclairs volcaniques peuvent se former par la charge en silicates, qui se produit à la fois lorsque les roches se brisent pendant une éruption et lorsque les roches et autres matériaux projetés par le volcan se bousculent dans le panache turbulent. Les minuscules particules de cendres se frottent les unes aux autres, gagnant et perdant des électrons, ce qui crée des charges positives et négatives qui ont tendance à s’agglutiner dans des poches de même charge. Pour neutraliser ce champ électrique instable, la foudre zigzague entre les amas chargés, explique Cassandra Smith, volcanologue à l’Alaska Volcano Observatory d’Anchorage.

Des expériences ont montré qu’il n’y a pas d’éclairs sans une certaine quantité de cendres dans le système, dit Smith. « Donc, si vous voyez des éclairs volcaniques, vous pouvez être assez sûr de dire que l’éruption contient des cendres ».

Les décharges d’évent, en revanche, sont des salves d’activité électrique détectées relativement récemment, qui produisent un signal continu à haute fréquence pendant quelques secondes – une éternité par rapport à la foudre. Ces décharges peuvent être mesurées à l’aide d’un équipement spécialisé.

En se concentrant sur les petites explosions de Sakurajima, définies comme celles dont la hauteur du panache est de 3 kilomètres ou moins et dont la durée est inférieure à cinq minutes, Smith et ses collègues ont examiné la charge en silicates, la dynamique du panache et la relation entre la foudre volcanique et les décharges des cheminées. Comme prévu, l’équipe a constaté que la foudre à Sakurajima se produisait dans des panaches remplis de cendres. Cependant, les décharges dans les cheminées ne se produisaient que lorsque les panaches riches en cendres et les éclairs volcaniques s’élançaient vers le ciel à des vitesses supérieures à environ 55 kilomètres par seconde.

« À partir d’une certaine intensité d’éruption, explique M. Smith, on voit apparaître ces décharges dans les cheminées. »

La surveillance de ces décharges pourrait être particulièrement utile pour repérer rapidement les éruptions qui contiennent beaucoup de cendres. Le suivi des cendres est vital, explique Mme Smith, « car c’est ce qui est dangereux pour l’aviation et les communautés locales » dans de nombreux cas. L’activité électrique, dit-elle, signale un panache riche en cendres, quels que soient le temps et l’heure de la journée, et les décharges dans les cheminées donnent une mesure de l’intensité d’une éruption, ce qui pourrait aider les observatoires à modéliser la direction que pourrait prendre un panache.

Le suivi des éclairs et des décharges dans les cheminées pourrait combler les lacunes des autres méthodes de surveillance des volcans, explique Chris Schultz, météorologue de recherche au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama. Les sismologues suivent les mouvements souterrains du magma pour détecter les signes d’une éruption imminente, par exemple. Les infrasons sont utilisés pour indiquer qu’une explosion a eu lieu, mais cette technique ne permet pas de distinguer les cendres des gaz dans les éruptions. Les satellites recueillent des données sur les éruptions, mais dans de nombreux cas, cela dépend du temps qu’il fait au bon moment.

Selon M. Schultz, les éclairs et les décharges dans les cheminées pourraient éventuellement fournir des alertes précoces, notamment avant les grandes éruptions riches en cendres.

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencenews.org/

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