Les scientifiques identifient le panache volcanique le plus élevé jamais enregistré

À l’aide d’images capturées par satellites, des chercheurs du département de physique et de l’espace RAL de l’Université d’Oxford ont confirmé que l’éruption de janvier 2022 du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a produit le panache le plus élevé jamais enregistré. L’éruption colossale est également la première à avoir été directement observée à avoir traversé la couche mésosphère de l’atmosphère. Les résultats sont publiés aujourd’hui dans la revue La science.

Le 15 janvier 2022, Hunga Tonga-Hunga Haʻapai, un volcan sous-marin de l’archipel des Tonga dans le sud de l’océan Pacifique, est entré en éruption violemment. L’explosion a été l’une des plus puissantes jamais observées, envoyant des ondes de choc dans le monde entier et déclenchant des tsunamis dévastateurs qui ont laissé des milliers de sans-abri. Une imposante colonne de cendres et d’eau a été éjectée dans l’atmosphère, mais jusqu’à présent, les scientifiques n’avaient pas de moyen précis de mesurer sa hauteur.

Normalement, la hauteur d’un panache volcanique peut être estimée en mesurant la température enregistrée au sommet par des satellites infrarouges et en la comparant à un profil de température vertical de référence. En effet, dans la troposphère (la première et la plus basse couche de l’atmosphère terrestre), la température diminue avec l’altitude. Mais si l’éruption est si importante que le panache pénètre dans la couche suivante de l’atmosphère (la stratosphère), cette méthode devient ambiguë car la température recommence à augmenter avec l’altitude (en raison de la couche d’ozone absorbant le rayonnement ultraviolet solaire).

Pour surmonter ce problème, les chercheurs ont utilisé une nouvelle méthode basée sur un phénomène appelé « l’effet de parallaxe ». Il s’agit de la différence apparente dans la position d’un objet lorsqu’il est vu à partir de plusieurs lignes de visée. Vous pouvez le voir par vous-même en fermant votre œil droit et en tendant une main avec le pouce levé vers le haut. Si vous changez ensuite d’yeux, de sorte que votre gauche soit fermée et votre droite ouverte, votre pouce semblera légèrement décalé par rapport à l’arrière-plan. En mesurant ce changement apparent de position et en le combinant avec la distance connue entre vos yeux, vous pouvez calculer la distance jusqu’à votre pouce.

L’emplacement du volcan Tonga est couvert par trois satellites météorologiques géostationnaires, de sorte que les chercheurs ont pu appliquer l’effet de parallaxe aux images aériennes qu’ils ont capturées. Surtout, pendant l’éruption elle-même, les satellites ont enregistré des images toutes les 10 minutes, permettant de documenter les changements rapides de la trajectoire du panache.

Les résultats ont montré que le panache atteignait une altitude de 57 kilomètres à son point culminant. C’est nettement plus élevé que les précédents détenteurs de records: l’éruption de 1991 du mont Pinatubo aux Philippines (40 km à son point culminant) et l’éruption de 1982 d’El Chichón au Mexique (31 km). Cela fait également du panache la première preuve d’observation d’une éruption volcanique injectant des matériaux à travers la stratosphère et directement dans la mésosphère, qui commence à environ 50 km au-dessus de la surface de la Terre.

L’auteur principal, le Dr Simon Proud (Université d’Oxford, RAL Space et Centre national d’observation de la Terre), a déclaré : « C’est un résultat extraordinaire, car nous n’avons jamais vu de nuage d’une telle taille auparavant. De plus, la capacité d’estimer la la hauteur comme nous l’avons fait (en utilisant la méthode de la parallaxe) n’est possible que maintenant que nous avons une bonne couverture satellite. Cela n’aurait pas été possible il y a une dizaine d’années.

Les chercheurs d’Oxford ont maintenant l’intention de construire un système automatisé pour calculer les hauteurs des panaches volcaniques en utilisant la méthode de la parallaxe. Le co-auteur, le Dr Andrew Prata du sous-département de physique atmosphérique, océanique et planétaire, a ajouté : « Nous aimerions également appliquer cette technique à d’autres éruptions et développer un ensemble de données sur les hauteurs de panache pouvant être utilisé par les volcanologues et les scientifiques de l’atmosphère. pour modéliser la dispersion des cendres volcaniques dans l’atmosphère. D’autres questions scientifiques que nous aimerions comprendre sont : pourquoi le panache des Tonga est-il monté si haut ? Quels seront les impacts climatiques de cette éruption ? Et de quoi exactement le panache était-il composé ? « 

Outre l’Université d’Oxford, l’étude a également impliqué le Laboratoire Rutherford Appleton et le Centre national d’observation de la Terre à Harwell, ainsi que l’Université des sciences appliquées de Munich. L’article « L’éruption de janvier 2022 du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a atteint la mésosphère » est publié dans La science.