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L’éruption du volcan Tonga a créé des déroutantes ondulations concentriques dans l’atmosphère terrestre

Les images du sondeur atmosphérique infrarouge du satellite Aqua de la NASA montrent des dizaines de cercles concentriques, qui sont des ondes atmosphériques se déplaçant rapidement. Photo NASA

Les scientifiques s’efforcent de comprendre une série d’ondulations massives dans l’atmosphère terrestre déclenchée par l’éruption du volcan Tonga ce week-end.

Les données satellitaires montrent que l’événement a provoqué un modèle inhabituel d’ondes gravitationnelles atmosphériques. Les éruptions volcaniques précédentes n’ont pas produit un tel signal, laissant les experts perplexes.

« C’est vraiment unique. Nous n’avons jamais rien vu de tel dans les données auparavant », déclare Lars Hoffmann, spécialiste de l’atmosphère au centre de supercalcul de Jülich, en Allemagne.

La découverte a été faite sur des images recueillies par le sondeur atmosphérique infrarouge (AIRS), monté sur le satellite Aqua de la Nasa, dans les heures qui ont suivi l’éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Haʻapai le 14 janvier 2021.

Elles montrent des dizaines de cercles concentriques, chacun représentant une vague se déplaçant rapidement dans les gaz de l’atmosphère, s’étendant sur plus de 16 000 kilomètres. Les ondes sont allées de la surface de l’océan à l’ionosphère, et les chercheurs pensent qu’elles ont probablement fait plusieurs fois le tour du globe.

Le satellite GOES-West de la NOAA a capturé l’éruption explosive du Hunga Tonga-Hunga Haʻapai. Image par NOAA

De beaux motifs d’ondes concentriques

« Cet instrument fonctionne depuis une vingtaine d’années maintenant et nous n’avons jamais vu de si beaux motifs d’ondes concentriques », ajoute Hoffmann.

Les ondes de gravité atmosphérique se produisent lorsque les molécules d’air dans l’atmosphère sont perturbées verticalement, plutôt qu’horizontalement, dans la colonne d’air. Cela peut se produire lorsque le vent prend de la vitesse en s’élevant au-dessus du sommet d’une montagne, ou en raison de la convection dans les systèmes météorologiques locaux.

Les vagues de haut en bas transfèrent de l’énergie et de l’élan à travers l’atmosphère, et montrent souvent leurs effets dans la façon dont elles provoquent la formation de nuages élevés dans une série de rides.

En théorie, le courant ascendant rapide d’air chaud et de cendres provenant d’un volcan en éruption dans la haute atmosphère pourrait déclencher des ondes gravitationnelles à une échelle beaucoup plus grande. Mais rien de tel n’a été observé lors des précédentes éruptions analysées depuis le lancement de l’instrument AIRS en mai 2002.

« C’est ce qui nous rend vraiment perplexes », déclare Corwin Wright, physicien de l’atmosphère à l’université de Bath, au Royaume-Uni. « Cela doit avoir un rapport avec la physique de ce qui se passe, mais nous ne savons pas encore quoi ».

Lui et ses collègues soupçonnent qu’un « gros tas désordonné de gaz chauds » dans la haute atmosphère pourrait être à l’origine de ces vagues. Les gaz chauds « montent haut dans la stratosphère et brassent l’air », explique-t-il.

Le son de l’éruption a été entendu à travers la planète

L’éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Haʻapai a été entendue dans tout le Pacifique Sud, et même dans certaines régions des États-Unis. Des cendres ont recouvert de nombreuses régions des Tonga.

Wright, qui a été le premier à repérer les formes de vagues dans les données fournies par Hoffmann, explique que les images montrent ce qui ressemble à un mélange de tailles et de types de vagues.

La convection dans l’atmosphère semble être « très compliquée et irrégulière, et elle génère toute une famille de choses en même temps », explique-t-il. « C’est ce que nous pensons actuellement qui se passe, mais nous ne l’observons que depuis quelques heures ».

La découverte a été provoquée par un tweet envoyé à Wright le 15 janvier par Scott Osprey, un climatologue de l’Université d’Oxford, au Royaume-Uni, qui a demandé : « Wow, je me demande quelle est l’ampleur des ondes de gravité atmosphérique de cette éruption ! ».

Une vitesse explosive

Selon M. Osprey, l’éruption pourrait être la seule à avoir provoqué ces vagues car elle s’est produite très rapidement par rapport à d’autres éruptions. « Cet événement semble s’être terminé en quelques minutes, mais il était si explosif et c’est cette impulsion qui est susceptible de déclencher de fortes ondes gravitationnelles », explique-t-il.

L’éruption a peut-être duré quelques instants, mais les impacts pourraient être durables. Selon M. Osprey, les ondes de gravité peuvent interférer avec l’inversion cyclique de la direction des vents dans les tropiques, ce qui pourrait affecter les régimes météorologiques jusqu’en Europe. « Nous examinerons très attentivement l’évolution de la situation », ajoute-t-il.

Les images et les données recueillies lors de l’éruption ont été « spectaculaires » et ont offert aux scientifiques une occasion passionnante, déclare Vicki Ferrini, géophysicienne marine à l’université Columbia de New York. Mais elle ajoute qu’elle et d’autres personnes restent profondément inquiètes pour la population des Tonga, notamment en raison de l’absence jusqu’à présent d’informations détaillées sur l’ampleur de la catastrophe.

Les chercheurs néo-zélandais disent qu’ils surveillent de près le volcan pour détecter de nouvelles éruptions. « Nous restons à l’écoute », déclare Shane Cronin, volcanologue à l’université d’Auckland.

Selon lui, le volcan pourrait être réalimenté par de grandes quantités de magma provenant des profondeurs et produire d’autres éruptions explosives. Mais s’il a épuisé ses réserves principales, il pourrait ne produire que de petites éruptions, en grande partie cachées sous la surface de l’océan.

Éruption des Tonga, pluies acides et effet de refroidissement

Il est possible que l’éruption volcanique des Tonga entraîne un hiver légèrement plus frais en raison des énormes quantités de dioxyde de soufre (SO2) libérées dans l’air, qui font rebondir une partie du rayonnement solaire.

L’éruption des Tonga, qui est loin d’être aussi importante que celle du Pinatubo, n’aurait pas d’impact global sur le climat, mais il pourrait y avoir quelques effets locaux dans l’hémisphère sud.

Cela signifierait que le climat pourrait être juste un peu plus frais que la normale. Le Dr Salinger a déclaré qu’il faudrait quelques mois pour que les effets se fassent sentir et que le refroidissement soit de l’ordre de 0,1 à 0,5 degré, jusqu’au printemps.

Le NIWA a déclaré que les premières indications de l’éruption de Tonga ne montraient pas de niveaux extrêmes de SO2 dans la stratosphère.

Cependant, une partie du SO2 a été enveloppée dans le cyclone Cody, à l’est de la Nouvelle-Zélande.

Le SO2 est un polluant toxique et invisible. Pour les habitants des Tonga, cela pourrait donc entraîner des risques à court terme pour la santé humaine, notamment des pluies acides et du smog volcanique.

Les images du sondeur atmosphérique infrarouge du satellite Aqua de la NASA montrent des dizaines de cercles concentriques, qui sont des ondes atmosphériques se déplaçant rapidement. Photo NASA

Adaptation Terra Projects

Sources : RadioNZ , Nature / https://strangesounds.org/

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