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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 gazgaz et de poussières fines. Des 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, MétéoMétéo-France) et de l'Observatoire volcanologique du piton de la Fournaise (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 des simulations 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 :
- connaître les paramètres initiaux d'éjection du gaz volcanique (vitessevitesse, température et diamètre du cratère), ce qui est le cas car ces paramètres sont rapidement estimés par les volcanologuesvolcanologues une fois l'éruption commencée ;
- être capable de simuler à faible coût numériquenumérique le développement vertical du panache convectif, sensible à l'entraînement turbulent d'airair frais sur ses côtés.
Le 3 janvier 2010, la lave coulait généreusement à l'intérieur du cratère Dolomieu, le plus grand des cratères sommitaux du piton de la Fournaise. © Catherine Delattre, Futura-Sciences
Un panache volcanique modélisé comme un cumulus en météorologie
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 Fournaisepiton de la Fournaise (île de La Réunion), un volcanvolcan 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 éruptiféruptif, c'est que son panache était bien vertical du fait de l'absence de ventvent fort.
La simulation réalisée a conduit à une hauteur de panache de 1 km au-dessus du cônecône 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 mouvementsmouvements 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. Les travaux des chercheurs sont exposés dans un article publié dans Geosci. Model Dev.
