Les tsunamis, quand ils ne sont pas provoqués par des séismes sous-marins, peuvent tirer leurs origines des écoulements pyroclastiques, ces « avalanches » de roches et de gaz volcaniques qui dévalent les flancs d'un volcan côtier en éruption. L'impact et la dynamique de l'entrée en mer de ces coulées ont été étudiés car ce type de tsunamis, moins fréquents, causent néanmoins d'importants dégâts humains et matériels en raison de la proximité des zones densément peuplées. 


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    Les écoulements pyroclastiques sont des mélanges de gazgaz et de particules (fragments de lave solidifiée) à haute température provoqués par l'effondrementeffondrement d'un dôme de lave ou d'une colonne éruptiveéruptive. Ces écoulements sont très mobilesmobiles et peuvent rapidement atteindre des zones situées à plusieurs kilomètres des centres éruptifs. Des exemples récents montrent que des tsunamis volcaniques peuvent être générés lorsque ces écoulements entrent dans la mer (ex. Montserrat 1997 et 2003, Stromboli 2019).

     Bloc de corail arraché du récif, témoin du tsunami généré par les écoulements pyroclastiques du volcan Krakatau en 1883. © Raphaël Paris, CNRS
     Bloc de corail arraché du récif, témoin du tsunami généré par les écoulements pyroclastiques du volcan Krakatau en 1883. © Raphaël Paris, CNRS

    Mieux anticiper les aléas volcaniques

    Le nouveau dispositif expérimental construit au LMV (Laboratoire Magmas et Volcans) permet de générer un écoulement granulairegranulaire fluidisé qui vient impacter l'eau à grande vitessevitesse. Chaque expérience est filmée à partir de caméras à haute vitesse (250 images par seconde). L'objectif est de déterminer l'influence des différents paramètres dans la génération des tsunamistsunamis.

     Expérience en chenal pour étudier les tsunamis générés par les écoulements pyroclastiques (écoulement granulaire fluidisé). © Alexis Bougoin, CNRS
     Expérience en chenal pour étudier les tsunamis générés par les écoulements pyroclastiques (écoulement granulaire fluidisé). © Alexis Bougoin, CNRS

    Les expériences menées depuis 2018 confirment que les écoulements pyroclastiques sont particulièrement efficaces concernant la génération de tsunami. En champ proche (zone d'impact de l'écoulement granulaire avec l'eau), les caractéristiques de la vaguevague sont principalement contrôlées par le débitdébit massique et le volumevolume de matériaumatériau granulaire entrant dans l'eau, tandis que la profondeur d'eau maximale peut être ignorée.

     Évolution d’un écoulement granulaire fluidisé entrant dans l’eau à cinq instants différents après l’ouverture du réservoir à particules à t = 0 s.© Alexis Bougoin, CNRS
     Évolution d’un écoulement granulaire fluidisé entrant dans l’eau à cinq instants différents après l’ouverture du réservoir à particules à t = 0 s.© Alexis Bougoin, CNRS

    Les vagues générées entrent dans la catégorie des ondes cnoïdales ou ondes de Stokes, ce qui constitue une information importante pour l'évaluation des aléas, et notamment pour le paramétrage des modélisationsmodélisations numériquesnumériques. La taille de grains utilisée peut également affecter l'amplitude des vagues car elle contrôle la capacité de l'eau à pénétrer dans le matériau granulaire. Les relations mises en évidence permettront à terme de mieux modéliser et anticiper cet aléa volcanique, mais aussi de mieux comprendre les processus physiquesphysiques complexes entre un écoulement granulaire fluidisé et les autres fluides environnants.

    Top 15 des volcans les plus dangereux

    Le Mont Tavurvur, en Papouasie-Nouvelle-GuinéeLe Bárðarbunga, sous une calotte glacière islandaiseL'Augustine, sur une île d'Alaska, un volcan de la ceinture de feu du PacifiqueLe Nyiragongo, un stratovolcan congolaisLe Sarytchev, volcan explosif d'une île russeLe Pinatubo, stratovolcan des PhilippinesL'Eyjafjöll, le volcan islandais qui perturbe les avionsLe Merapi, un volcan indonésien très actifLe Yasur, volcan actif de l'île de Tanna, au VanuatuLa Soufrière de Montserrat, aux AntillesLe Krakatoa, en Indonésie, et son éruption de 1883Le Sinabung, sur l'île de SumatraL'Etna, un volcan italien toujours très actif, en SicileLe Mont Saint Helens, un stratovolcan américainLa caldeira de Yellowstone, un supervolcan en sommeil
    Le Mont Tavurvur, en Papouasie-Nouvelle-Guinée

    Le Mont Tavurvur est un volcanvolcan situé dans la baie de Rabaul, en Papouasie-Nouvelle-Guinée. Récemment, il est entré en éruption en 2014. Cette éruption a projeté de nombreuses cendres dans les environs.

    Les éruptions précédentes dataient de 1937, 1941, 1943 et 1994-1995. L'éruption de 1994-1995 a conduit à l'évacuation et la destruction de la ville de Rabaul, qui a perdu son statut de capitale depuis cette date.

    © Taro Taylor, CC by 2.0