Qu'est-ce que la puissante éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’Apai a changé ?

Shane Cronin, volcanologuevolcanologue néo-zélandais et spécialiste du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha'Apai, est arrivé aux Tonga il y a deux mois et demi pour étudier l'impact global de cette éruption. Un des objectifs était d'appréhender les modifications du relief de ce mont sous-marin suite à cette éruption de grande ampleur, dont le panache éruptif était monté à 35 kilomètres de haut et le tsunami associé s'était propagé dans tout l'océan Pacifique !

Bathymétrie du volcan en 2015, avec le cône formé lors de l’éruption de 2014-2015 reliant les deux îles.

Les études bathymétriques de 2015 et 2016 révélaient que le sommet de ce volcan d'environ 1.800 mètres de haut était composé de secteurs peu profonds, un au sud et un au nord, ce dernier émergeant en deux endroits : Hunga Ha'Apai et Hunga Tonga. Ces deux plateformes étaient alors séparées par une zone de forme rectangulaire, orientée grossièrement est-ouest, de 1.500 mètres de large et avec une profondeur d'environ 150 mètres. L'éruption de 2014-2015 édifia un cônecône sur la plateforme nord qui finit par relier les deux îles, un isthme qui s'agrandit en décembre 2021... jusqu'à ce que la partie centrale du volcan s'effondre ! 

La bathymétrie acquise récemment par un sonarsonar indique en effet que le sommet de ce volcan est désormais percé d'un cratère de quatre kilomètres de diamètre, avec des parois très abruptes et un plancherplancher qui semble plutôt plat situé à 850 mètres de profondeur ! La moitié de la hauteur du volcan ! Cette caldeiracaldeira s'est ainsi affaissée de 700 mètres : plus de deux Tour Eiffel, sur une surface grande comme 1.800 terrains de football accolés ! Un effondrementeffondrement colossal !

La nouvelle bathymétrie du volcan, publiée par l'Institut national de recherche sur l'eau et l'atmosphère (Niwa) de Nouvelle-Zélande. Désormais, un anneau à basse profondeur entoure un profond cratère ! Les zones en noir à gauche correspondent à ce qu’il reste des deux îles, Hunga Ha’Apai devant et Hunga Tonga derrière. Remarquez également que la plateforme sud, à droite, a été très peu modifiée par cette éruption. 

Une éruption de très grande ampleur

Les cendres qui sont retombées du panache éruptif présentent environ 85 % de magma juvénile, le reste correspondant à des roches anciennes du volcan qui furent pulvérisées par l'éruption. Cela atteste de l'émissionémission d'un volumevolume de magma important et donc que la vidange du réservoir magmatique a certainement entraîné l'effondrement de son toittoit. Par conséquent, le volume affaissé de 6,5 km³ correspond peu ou prou au volume de magma expulsé par l'éruption. Il est supérieur aux 4,2 km³ de l'éruption du mont Saint-Helens en 1980 par exemple, d'un indice d'explosivité volcanique (ou VEI) de 5. Mais il est inférieur aux 10 km³ de l'éruption du Pinatubo en 1991 ou aux 25 km³ de l'éruption du Krakatau en 1883, d'un VEI 6. Il apparaît ainsi que le VEI que j’avais estimé entre 4 et 5 pour cette éruption au Tonga, uniquement sur la base de la hauteur du panache éruptif et de la quantité de cendres retombées sur les îles de l'archipelarchipel, était donc visiblement légèrement sous-évalué : il se situe plutôt entre 5 et 6 !

Sur cette vue présentant la différence entre le relief avant et après l’éruption de 2021-2022, on remarque que les flancs du volcan se sont principalement construits (en rouge). Les zones détruites (en bleu) correspondent majoritairement à la partie centrale du volcan qui s’est effondrée.

Les flancs du volcan sont en revanche assez intacts : ils ont donc résisté aux violentes explosions. Ils présentent néanmoins des dépôts de cendres importants, jusqu'à 40 mètres d'épaisseur. Celles-ci proviennent à la fois des cendres du panache éruptif, retombées en mer et qui ont sédimenté jusque sur le fond, mais aussi des coulées pyroclastiquescoulées pyroclastiques qui se sont formées au moment de l'éruption et qui se sont répandues sur et sous l'océan. Ce sont ces coulées pyroclastiques qui, en entrant dans l'océan, ont formé ces vaguesvagues de tsunami, conjointement à l'affaissementaffaissement de la caldeira. Rappelons que sur les îles à 65 kilomètres du volcan, ces vagues faisaient une vingtaine de mètres de haut !   

Enfin, les investigations ont également montré la présence de cendres encore en suspension dans la colonne d'eau, en lien avec une activité éruptiveéruptive modeste qui perdure au pied de l'île Honga Ha'Apai, sur le bord interne de la caldeira. Cette formidable éruption ne serait donc pas tout à fait terminée...

L’éruption explosive aux Tonga, deux semaines après

Article de Ludovic LeducLudovic Leduc, publié le 1er février 2022

Si le nombre de victimes peut être considéré comme assez faible au regard de l'ampleur de l'éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha'Apai et du tsunami associé le 15 janvier, les dégâts sont malgré tout importants. Une marée noiremarée noire au Chili, des bateaux touchés en Nouvelle-Zélande et au Japon : le tsunami a eu un impact jusqu'à l'autre bout de l'océan Pacifique ! Et aux Tonga, les premiers constats témoignent d'un archipel dévasté, même si le bilan n'est encore que provisoire. La réponse humanitaire, elle, a débuté...

En comparaison du tsunami du 26 décembre 2004 dans l'océan Indien qui avait été particulièrement meurtrier, en Indonésie notamment, celui généré par l'éruption du volcan aux Tonga n'était pas d'une très grande ampleur. Il fut toutefois ressenti sur l'ensemble des côtes du Pacifique, non pas par de gigantesques vagues, mais plutôt par un mouvementmouvement anormal des eaux. Cela suffit à provoquer des inondationsinondations et des dégâts sur certaines infrastructures portuaires et des bateaux, en Nouvelle-Zélande, au Japon ou en Californie notamment. Sans vouloir être exhaustif, l'événement fut aussi à l'origine de problématiques plus locales, comme dans la ville Toba au Japon par exemple où les fixations de radeaux d'ostréiculture ont été rompues par le tsunami... En somme, si les dégâts sont principalement matériels, l'événement ne fut assurément pas anodin !  

Au Pérou, ce tsunami a quand même fait deux victimes et a provoqué une marée noire, après qu'un navire chargeant du pétrolepétrole a été déplacé par les fortes vagues. Les courants marins se sont ensuite chargés de repousser le mazout sur une vingtaine de plages, polluant un secteur réputé pour sa biodiversitébiodiversité. En plus de l'échouage d'oiseaux, de poissonspoissons, de phoques et d'autres animaux marins, cette catastrophe écologique menace deux réserves marines protégées et oblige des centaines de pêcheurs à rester à quai.

De sévères dégâts aux Tonga

Suite à l'éruption du 15 janvier, l'archipel des Tonga fut coupé du monde pendant plusieurs jours, la faute au câble sous-marin permettant les communications via les Iles Fidji qui fut rompu ce jour-là. L'inquiétude était donc grande, surtout au regard des premières photographiesphotographies aériennes montrant des dégâts importants sur certaines îles. Une communication partielle fut restaurée le 21 janvier, ce qui permit de faire un premier bilan, même si le fait que la population soit disséminée sur cinquante-deux îles rend l'exercice compliqué.

Ce bilan fait état de trois victimes, d'un certain nombre de blessés, de nombreuses personnes évacuées sur les îles principales et d'un nombre important de bâtiments touchés. Sur Tongatapu par exemple, l'île-capitale qui compte environ deux tiers des habitants de l'archipel, soit environ 75.000 personnes, les Nations unies recensent par exemple 31 maisons détruites, 72 sévèrement endommagées et 46 avec des dégâts importants. Mais certaines îles furent bien plus sévèrement touchées : le village sur l'île de Mango par exemple, qui compte 36 habitants, a été totalement détruit par des vagues qui auraient atteint 15 mètres de haut !

Les Nations unies estiment que 80 % de la population serait touchée par la catastrophe. En plus de ces destructions, ce sont les ressources vivrières qui sont fortement impactées. En effet, les cendres volcaniques ont endommagé les cultures et les pâturages, mais elles ont aussi contaminé les réserves d'eau : d'autres pertes pourraient donc s'ajouter aux animaux déjà morts ! Les activités de la pêchepêche sont aussi sévèrement affectées, car le gouvernement local déconseille de se nourrir de poissons qui pourraient avoir été contaminés par les gazgaz relâchés par le volcan. L'accès à l'eau potable est également préoccupant, car les eaux souterraines ont pu être polluées par l'apport d'eau salée lors du tsunami et il est aussi déconseillé de boire de l'eau de pluie avant que des analyses soient réalisées ! Heureusement, la réponse humanitaire n'a pas tardé car dès le 20 janvier, de l'eau et de la nourriture ont pu être distribuées à la population.

Ce tsunami a également dû avoir un impact sur les récifs coralliens qui, outre le fait d'être le principal attrait touristique des Tonga, permettent à ces habitants de faire face à la montée des océans. Or, à cet endroit, la montée du niveau marin se fait à environ six millimètres par an, ce qui est déjà deux fois plus rapide que la moyenne mondiale... Cette éruption affectera-t-elle aussi l'archipel sur le long terme ?

Des couchers de soleil magnifiques dans l’océan Indien

Outre les conséquences largement négatives de cette éruption, de superbes couchers de soleilsoleil ont été remarqués suite à celle-ci, à La Réunion notamment à près de 13.000 kilomètres de là. Ceci est dû au nuagenuage de dioxyde de soufresoufre qui a été emporté vers l'ouest par les ventsvents et qui, combiné à l'eau dans l'atmosphèreatmosphère, forme une sorte de voile accentuant la diffusiondiffusion des rayons du soleil, à l'origine de teintes intenses pendant une duréedurée assez inhabituelle !

Éruption explosive aux îles Tonga et tsunami : que s'est-il passé ?

Article de Ludovic Leduc, publié le 17 janvier 2022

Dans l'archipel des îles Tonga situé dans l'océan Pacifique, des explosions très violentes ont produit des colonnes de cendres de 20 à 30 kilomètres de haut vendredi 14 et samedi 15 janvier, au-dessus de ce volcan qui émerge à peine de l'eau. L'île-volcan s'en est trouvée complètement changée. Certaines îles aux alentours ont disparu, conséquence d'un tsunami modeste qui a tout de même causé certains dégâts sur l'archipel tongien et parcouru tout l'océan Pacifique. L'onde de choc générée par l'explosion a, quant à elle, effectué le tour la TerreTerre...

Tout commence le 20 décembre dernier, quand une colonne éruptive de 16 kilomètres de haut se forme au-dessus de cette île inhabitée du Pacifique, cime émergée d'un volcan dont la dernière éruption remontait à 2014-2015. Lorsque la bouche éruptive d'un volcan se situe à faible profondeur sous la surface de l'océan, comme c'est le cas ici, le magma entre en contact avec l'eau de mer, ce qui génère une activité très spectaculaire dite surtseyennesurtseyenne, en référence à l'île islandaise de Surtsey, née lors de l'éruption de 1963-1967.

Chaque explosion projette des gerbes de cendres à plusieurs centaines de mètres de haut, des gerbes noires noyées dans un volumineux panache de vapeurs blanc, conséquence de la quantité importante d'eau de mer vaporisée au contact du magma. Ces cendres étant humides et donc assez lourdes, elles retombent vers le sol et forment des nuages pyroclastiques qui se développent latéralement autour de la bouche éruptive. Ils parcourent quelques centaines de mètres et déposent une fine couche de cendres qui, à force d'explosions, construisent un édifice assez plat.

Cette activité a duré une dizaine de jours, précisément jusqu'à la fin de l'année civile, ce qui permit d'agrandir l'isthme formé lors de l'éruption précédente reliant les îles Hunga Tonga et Hunga Ha'Apai. Mais, située à environ 60 kilomètres de l'île habitée la plus proche, l’éruption n'engendra aucun problème majeur, mis à part une perturbation du trafic aérien.

               L’activité surtseyenne du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’Apai filmée le 30 décembre 2021. On remarque parfaitement les gerbes de cendres qui s’élèvent à plus de 500 mètres de haut, ainsi que les nuages pyroclastiques qui se développent en anneau autour de l’évent éruptif. La coloration de l’eau témoigne de la présence des gaz volcaniques dans l’eau de mer. © Taaniela Kula

L'une des éruptions les plus violentes de ces vingt dernières années

Une activité explosive a été très violente, l'onde de choc a fait le tour de la Terre et a provoqué un tsunami qui s'est propagé dans tout l'océan Pacifique. À partir du 1^er janvier, le calme est revenu sur l'île-volcan, laissant penser à la fin de l'éruption... Mais elle reprit de plus belle vendredi dernier, le 14 janvier, à partir de 4 h 20 heure locale. Un volumineux panache de gaz et de cendres se développa jusqu'à 20 kilomètres d'altitude, s'étalant dans la basse stratosphèrestratosphère avec un diamètre de plus de 450 kilomètres !

L'ensemble de l'archipel tongien se retrouva sous cette ombrelle pendant toute la journée, car l'activité explosive a maintenu un panache éruptif de 18 à 20 kilomètres de haut pendant plusieurs heures. Quelques chutes de cendres purent être observées et des vagues anormales furent aussi remarquées à certains endroits, mais d'amplitudes trop modestes pour engendrer de réels dégâts.         

Dans cet épisode de Chasseurs de Science, le volcanologue Jacques-Marie Bardintzeff narre l'éruption terrible de la montagne Pelée. © Futura

Le lendemain, samedi 15 janvier, l'activité s'est calmée, ce qui a permis l'acquisition d'une image satellite montrant l'ouverture de l'isthme entre les deux îles : une bonne partie de ce que la première partie de l'éruption avait construit était donc déjà détruite... Ce n'était visiblement qu'un préambule, car une nouvelle séquence explosive eut lieu en fin d'après-midi ce jour-ci, plus puissante que la veille. En effet, l'immense colonne de cendres aurait cette fois-ci atteint près de 30 kilomètres d'altitude, faisant de cette éruption une des plus violentes des vingt dernières années !

Développement du panache de cendres le 15 janvier. Le bord de l’image mesure environ 800 kilomètres. © Culture Volcan, Himawari8

L'énergieénergie libérée pendant cette phase éruptive fut bien supérieure aux deux phases précédentes. Pour preuve, de puissantes ondes de choc furent produites par cette activité explosive. Et si, à proximité du volcan, elles furent à l'origine de véritables détonations, elles ont été entendues jusqu'en Alaska, à plus de 8.500 kilomètres du volcan ! Ces ondes de choc firent le tour de la Terre, enregistrées par de nombreux baromètresbaromètres, en France par exemple environ quinze heures après le paroxysme !   

Détonation entendue à Tongatapu (Tonga), à 65 kilomètres du volcan ! © Kai ’Uto

Propagation des ondes de choc à l’échelle mondiale !  © Science.out.there

Cette activité fut aussi à l'origine de tsunamis modestes. Sur l'île de Nuku'Alofa, à 60 kilomètres au sud du volcan, les vagues ont atteint un maximum de 1,20 mètre. Les dégâts semblent assez importants, mais aucune victime n'est pour l'instant à déplorer. Ces vagues se propagèrent dans tout l'océan Pacifique. Des évacuations eurent par exemple lieu aux Îles Fidji. Les vagues touchèrent aussi les côtes japonaises, californiennes, péruviennes et des dégâts pourraient être bientôt rapportés.

Arrivée des vagues sur une des plages de l’île Hunga Vava’u, aux Tonga. © Dr Faka’iloatonga Taumoefolau

Montée des eaux en Californie suite au tsunami généré à 8.500 kilomètres de là ! © Tim Cattera Photo

Le relief du volcan modifié

Si l'activité semble avoir rapidement déclinée après cette phase très intense, des images radar prises le lendemain, dimanche 16 janvier, ont permis de mettre en évidence des changements importants. L'isthme reliant les deux îles du volcan a non seulement totalement disparu, ce qui implique qu'il n'y a plus de traces des éruptions de 2014-2015 et de décembre 2021, mais ces deux îles ont aussi été partiellement détruites par cette activité très intense : il n'en reste presque plus rien !

Pourtant, ces îles ont résisté à l'érosion marine pendant de nombreuses années. Alors, comment cette activité volcanique a pu les affecter à ce point ? De même, quel est le mécanisme à l'origine des tsunamis ? Il sera raisonnable d'attendre des études, sur la bathymétriebathymétrie notamment, pour comprendre à quel point l'édifice fut affecté par cette éruption. Mais une hypothèse vraisemblable permettant de répondre à ces deux questions est d'imaginer qu'un effondrement sous-marin au niveau du sommet du volcan ait eu lieu, en lien avec l'éruption, ce qui aurait formé un cratère immergé et donc non visible à l'heure actuelle.

Évolution de l’île-volcan entre le 11 décembre 2021 et le 16 janvier 2022. On remarque nettement la croissance de l’île en décembre ainsi que ce qu’il reste des deux petites îles aujourd’hui. © Dr Janine Krippner, Sentinel

Par ailleurs, cette activité a aussi eu un impact sur certaines îles de l'archipel tongien. Tau et Nuku était de petits îlots entourés d'une barrière corallienne à 65 kilomètres à l'est du volcan, mais les nouvelles images satellite montrent qu'elles ont été totalement balayées par ces tsunamis !  

Comparaison d’images satellite entre le 3 et le 15 janvier permettant de constater que deux îles tongiennes ne sont plus visibles depuis l'espace, sans doute car la végétation a été complètement détruite par les tsunamis du 15 janvier. © Andreas Schäfer, Sentinel