Le 3 avril 1991, sœur Emma Fondevilla, missionnaire basée dans un village natal dAeta sur les flancs du mont Pinatubo, sur lîle philippine de Luzon, a conduit un groupe de villageois à rencontrer des scientifiques de lInstitut philippin de volcanologie et de sismologie (PHIVOLCS). Fondevilla et les villageois ont parlé aux scientifiques dune série déruptions de vapeur sur le versant nord-ouest de la montagne.
Ce qui se déroulait ensuite changerait lhistoire. Dune manière ou dune autre, contre toute attente, les scientifiques ont convaincu les autorités dévacuer plus de 65 000 personnes vivant dans lombre de Pinatubo. Leurs efforts inlassables constituent lun des efforts datténuation des risques les plus réussis dune grande éruption volcanique.
Le 15 juin à 13 h 42 environ. heure locale, Pinatubo est entré en éruption – la plus grande explosion volcanique depuis Novarupta en Alaska en 1912. Son nuage de cendres contenait 5 kilomètres cubes de matériau – soulevé à 40 kilomètres de haut. Parce quun typhon qui passait a simultanément apporté de fortes pluies, des flux rapides de cendres, de boue et de débris volcaniques appelés lahars se sont précipités sur le volcan, aplatissant les villes, détruisant la jungle et étouffant les rizières et les champs de canne à sucre. Leau sest également mélangée à la chute de cendres, créant une substance semblable au ciment, et de nombreux bâtiments ont cédé sous le poids. Plus de 350 personnes sont mortes au cours de léruption, la plupart des suites de leffondrement des toits.
Les effets de Pinatubo ne se sont pas terminés à cette date il y a 25 ans. Le gaz du panache de cendres a bousculé les conditions météorologiques et atténué les effets du réchauffement climatique pour lannée suivante. Les Lahars, qui peuvent dévaler une montagne après de fortes pluies, ont continué de menacer les populations environnantes plus dune décennie plus tard.
Léruption de Pinatubo a éclaté, au sens propre et figuré. Voici huit façons dont Pinatubo a changé la façon dont nous abordons et apprenons des dangers volcaniques.
Première évaluation scientifique rapide de lhistoire dun volcan
Une fois que Pinatubo a commencé à gronder, PHIVOLCS a installé trois sismomètres sur son flanc nord-ouest. Après l’arrivée le 23 avril des scientifiques de l’US Geological Survey (USGS), qui fait partie du programme d’assistance aux catastrophes volcaniques (VDAP), ils ont mis en place un réseau sismique de sept stations situées entre 1 et 19 kilomètres du volcan. Tout au long du mois de mai, les sismomètres ont enregistré au moins 200 petits tremblements de terre par jour.
Un spectromètre monté sur hélicoptère – un dispositif initialement développé pour surveiller les émissions des cheminées – a suivi les augmentations spectaculaires des émissions de dioxyde de soufre des évents. Du gaz séchappe lorsque le magma monte dans un volcan, donc ce signe de magma en mouvement, associé à une sismicité et une déformation croissantes mesurées par des inclinomètres, ont conduit les scientifiques à croire quune éruption était imminente.
Mais les scientifiques étaient confrontés à un énorme problème: Ils navaient eu que quelques semaines pour en apprendre le plus possible sur lhistoire éruptive du mont Pinatubo avant quil nexplose. Ajoutez à cela un autre défi: aucune information de base sur le volcan nexistait, à lexception dune date de carbone dune enquête des années 1980 sur la zone comme site possible pour une centrale nucléaire, a déclaré John Ewert, un géologue et membre de léquipe VDAP déployé à aux Philippines.
Lune des premières choses que léquipe du VDAP a faites a été de consulter le catalogue des volcans actifs du programme mondial de volcanisme de la Smithsonian Institution. Le Pinatubo ny figurait même pas à lépoque, a déclaré Ewert.
Les scientifiques du VDAP nont pas perdu de temps. Ils ont étudié des couches danciennes coulées pyroclastiques et des lahars entourant tous les côtés du volcan. Ils ont collecté et daté des échantillons de charbon de bois. Ils ont volé en hélicoptère autour du volcan, cartographiant létendue des flux passés et visitant les affleurements.
Depuis les airs, les scientifiques ont vu que des flux pyroclastiques apparaissaient «haut sur des crêtes, ou sur des crêtes qui auraient tout bloqué mais les flux les plus importants », a déclaré à Eos Chris Newhall, un volcanologue qui faisait partie de léquipe VDAP aux Philippines. Les observations ont confirmé lampleur de léruption imminente.
À partir de ces études, les scientifiques ont compris que le volcan avait explosé en au moins six périodes éruptives au cours des 5000 dernières années, de courtes périodes dactivité suivies de longues périodes de calme.Léruption la plus récente sest produite il y a 500 ans. De plus, les villages environnants ont été construits sur danciens coulées pyroclastiques et lahars.
Premières évacuations généralisées mobilisées avec succès
Début juin, les émissions de dioxyde de soufre ont fortement chuté à environ 250 tonnes par jour. Les scientifiques soupçonnaient que cela signifiait que le magma visqueux et ascendant avait pincé des fissures ou avait refroidi et perdu des substances volatiles, empêchant de toute façon le gaz de séchapper.
À peu près au même moment, les tremblements de terre à Pinatubo ont augmenté en force et en durée. Début juin, les groupes de tremblements de terre se sont déplacés du nord-ouest du volcan juste sous son sommet. Le 7 juin, un dôme de lave a commencé à faire surface et le 10 juin, les émissions de dioxyde de soufre ont grimpé à plus de 13 000 tonnes par jour. Au cours des jours suivants, des explosions – certaines générant des colonnes de cendres et de débris atteignant 24 kilomètres de haut – ont secoué le volcan.
Ces signes indiquaient une chose: le volcan était sur le point dexploser. Mais comment les scientifiques ont-ils pu convaincre les près dun million de personnes vivant autour du volcan quelles pourraient avoir besoin dévacuer?
Les enjeux étaient de taille: à peine 6 ans plus tôt, le Nevado del Ruiz en Colombie a éclaté et tué plus de 23000 personnes . Une «rupture des communications» entre les scientifiques et les autorités locales était en partie à blâmer, a déclaré Ewert.
En quelques semaines à peine, les scientifiques de PHIVOLCS et du VDAP ont dû interpréter toutes les données quils avaient recueillies sur lhistoire éruptive du volcan et le modeler en un simple système d’alerte. Le programme devait être efficace et facilement digestible – suffisamment pour qu’ils puissent convaincre des dizaines de milliers de personnes vivant autour du volcan, qui parlaient plusieurs dialectes différents et même des langues différentes, d’évacuer.
La langue nétait pas le seul obstacle. « Lun de nos plus grands défis lorsque nous sommes arrivés aux Philippines était de convaincre les gens était en fait un volcan », a déclaré Ewert. De nombreux habitants ont accusé les scientifiques du PHIVOLCS et de lUSGS de mentir pour un gain financier ou des raisons politiques.
Léquipe a persévéré, rassemblant les dirigeants locaux des villes, des villages et des petits villages pour expliquer les dangers et répondre aux questions. Une partie de cette campagne éducative consistait à montrer des séquences vidéo horribles de la tragédie du Nevado del Ruiz qui décrivaient des coulées de cendres destructrices, des coulées de boue volcaniques, des chutes de cendres, des glissements de terrain, des coulées de lave, etc. Bien que les scientifiques craignaient de surestimer les dangers, ils ont finalement « jugé (et jugent toujours) que des images fortes étaient nécessaires pour réveiller la population », ont déclaré les scientifiques du PHIVOLCS et de lUSGS en 1996.
Ici, les scientifiques a appris une puissante leçon sur latténuation des risques. Comme la expliqué Ewert, «montrer aux gens ce qui sétait passé ailleurs dans le monde était beaucoup plus efficace quun scientifique debout dans une foule essayant de lexpliquer par des danses interprétatives et des gestes de la main.»
Début juin, les autorités ont appelé à lévacuation de 25 000 personnes vivant dans la région, y compris des militaires américains à la base aérienne de Clark et à la station navale américaine de Subic Bay. « Le 14 juin, le rayon dévacuation recommandé était de 30 kilomètres, ce qui aurait pu concerner 400 000 personnes », a déclaré Newhall. Jamais auparavant une tentative dévacuation aussi généralisée navait été faite avant une éruption volcanique.
À lépoque le volcan est entré en éruption le 15 juin, les scientifiques et les fonctionnaires avaient convaincu plus de 65 000 personnes dévacuer. Plus de 350 sont morts pendant léruption, mais lUSGS et le PHIVOLCS estiment que les efforts dévacuation ont sauvé entre 5 000 et 20 000 vies.
Importance dune communication efficace
En 1991, les scientifiques ont dû rechercher des informations dans des livres, faire des photocopies et se télécopier des informations, a déclaré Ewert. un temps avant le GPS et avant que les données ne puissent être envoyées par satellite. Les smartphones étaient de la science-fiction.
À une époque sans cycle dactualités de 24 heures, les scientifiques de PHIVOLCS et de lUSGS ne pouvaient pas fournir aux populations locales une minute à- mises à jour minute, beaucoup moins au jour le jour, et les rumeurs se répandent. Lune de ces rumeurs prétendait quune fissure de 3 miles de long sétait formée après léruption et que la ville voisine dOlongapo serait bientôt touchée par une explosion latérale géante.
« Les téléphones cellulaires ont aidé brièvement, aussi longtemps au fur et à mesure que leurs batteries duraient, »les scientifiques de PHIVOLCS et de lUSGS ont réfléchi en 1996. »Mais ce nest que le 16 juin que nous avons pu dire au pays quune caldeira sétait déjà formée et que le point culminant de léruption était probablement passé. »
Les outils avancés daujourdhui auraient été utiles, mais « en En fin de compte, pour une atténuation réussie des risques naturels, tout dépend de lefficacité de la communication entre les scientifiques et les fonctionnaires », a déclaré Ewert à Eos.
Nouvelle compréhension des déclencheurs déruptions impliquant plusieurs Types de magma
Après lexplosion, des enquêtes sur la lave refroidie ont révélé que léruption impliquait un mélange de différents types de magma, un phénomène qui avait été observé auparavant mais qui nétait pas entièrement compris. Les scientifiques étaient au courant des éruptions de magma mixte, mais ils ne savaient pas vraiment ce qui les avait déclenchées, a déclaré Ewert.
Le magma peut être classé en types qui distinguent la quantité de silice quil contient et sa viscosité, entre autres caractéristiques. Les volcans basaltiques, comme ceux dHawaï, ont des bassins de magma moins visqueux et «coulant». Le magma silicique – fait de dacite ou de rhyolite – est plus collant et plus visqueux. Il contient plus de gaz qui, lorsquil est dépressurisé, éclate de manière plus explosive.
es études sur les dépôts de lave après lexplosion de Pinatubo ont révélé quelque chose de curieux: des minéraux juxtaposés qui ne coexisteraient normalement pas si le magma provenait dune seule source, a expliqué Newhall. Les signatures thermiques – par exemple, les cristaux se résorbant partiellement, la diffusion chimique entre les cristaux – suggéraient que le magma était initialement un mélange de basalte et de dacite avant léruption. Mais à la fin de léruption, le magma était entièrement de la dacite.
Le magma de basalte est plus dense que la dacite, donc basé sur la densité seule, « le basalte devrait avoir été piégé sous la dacite », a déclaré Newhall. Au lieu de cela, il est monté dans la dacite et sest mélangé avec elle. Mais comment?
Premièrement, lorsque le basalte frais, riche en eau et considérablement plus chaud a frappé le réservoir de dacite plus froid, le basalte sest cristallisé, a expliqué Newhall. Cela a pressé leau du basalte et dautres gaz dissous dans la fonte restante. Plutôt que de rester confinés, les volatils se sont échappés de la fonte et « ont formé de minuscules bulles qui ont diminué la densité du magma basaltique global », a déclaré Newhall. « Donc, il était flottant et a augmenté et mélangé avec une petite quantité de dacite. Cela a ajouté encore plus de substances volatiles. »
Le lisier résultant était encore moins dense que son environnement, il a donc continué à monter et a été le premier à éclater. Finalement, la dacite elle-même sest suffisamment chauffée pour remonter à la surface et éclater.
Ce mélange de magma sest manifesté par des tremblements de terre subtilement grondants qui duraient parfois environ une minute, appelés tremblements de terre profonds de longue période (DLP). Les tremblements de terre de longue période indiquent que du magma sintroduit dans la roche environnante, mais les scientifiques avaient plus fréquemment observé ces événements à des profondeurs inférieures à 10 kilomètres. Avant Pinatubo, les tremblements de terre DLP étaient rarement observés et nétaient pas entièrement compris.
De nos jours, les tremblements de terre DLP sont « quelque chose que nous recherchons si nous avons un volcan qui se réveille », a déclaré Ewert. Un tel signal donne aux scientifiques des indices sur les mouvements dans la plomberie du volcan.
Découverte que plus de gaz éclate que les études sur les roches peuvent révéler
Jusquà Pinatubo, les scientifiques supposaient que la quantité de gaz libérée par une éruption volcanique – principalement de leau vapeur, dioxyde de carbone et dioxyde de soufre – était régi par le volume de magma éclaté et les niveaux de saturation que le gaz pouvait atteindre dans le magma, selon la température du magma. La collecte de ces informations implique létude des cristaux de lave refroidie après une éruption, a déclaré Ewert .
Mais ce que les scientifiques ont découvert à Pinatubo en étudiant directement les émissions, cest qu « il y avait beaucoup plus de soufre émis dans latmosphère quon ne pouvait en expliquer »En étudiant les cristaux, a déclaré Ewert. Cela impliquait que les émissions de vapeur deau et de dioxyde de carbone – les gaz qui dominent les émissions – étaient également supérieures aux attentes des scientifiques.
Avant Pinatubo, les scientifiques pensaient que le gaz qui ne pouvait pas être dissous dans le magma séchappait par les évents à la surface. Mais un énorme 17 mégatonnes de dioxyde de soufre a été libéré par lexplosion, tel que mesuré par un spectromètre satellite.Cela impliquait que de grandes quantités de gaz pourraient saccumuler sous forme de bulles et rester dans la chambre magmatique, a expliqué Newhall
Parce que cet excès de gaz rend une éruption plus explosive, il se pourrait même quun tel gaz libre soit nécessaire pour un Pinatubo – comme une éruption, dit Newhall. Si les substances volatiles sont déjà en excès, elles peuvent se dilater immédiatement une fois que la pression baisse, sans aucun délai de diffusion à travers la fonte.
Sachant que les magmas peuvent contenir un excès de gaz peut aider les efforts de prévision, a expliqué Newhall. Par exemple, si un volcan a été bouché depuis sa précédente éruption mais a été continuellement rechargé avec du magma frais et du gaz de profondeur, les scientifiques peuvent examiner le temps entre ses éruptions pour déterminer si le volcan a accumulé suffisamment de gaz en excès pour le rendre particulièrement explosif.
Illumination des détails sur la circulation atmosphérique
La quantité totale de dioxyde de soufre libérée avant et pendant léruption a causé leffet le plus profond sur la stratosphère depuis Krakatau en 1883. Les aérosols sulfuriques qui se sont formés du dioxyde de soufre a fait le tour de la Terre en 3 semaines et est resté dans latmosphère pendant 3 ans, reflétant suffisamment de lumière solaire pour refroidir la planète entière dun demi-degré Celsius pendant cette période.
Cependant, pendant lhiver suivant , LEurope a connu des températures étonnamment chaudes. Cet hiver, le réchauffement navait pas été observé après les éruptions volcaniques passées, comme El Chichón au Mexique en 1982. Que pourrait-il se passer?
En utilisant des modèles de circulation atmosphérique et des simulations informatiques pour étudier comment le nuage daérosols de soufre de Pinatubo a voyagé autour du globe, les scientifiques ont découvert que les aérosols sulfuriques reflètent la lumière du soleil vers lextérieur tout en absorbant la chaleur par le bas, ce qui entraîne un refroidissement de la troposphère tout en chauffant la stratosphère inférieure, a expliqué Alan Robock, un scientifique de latmosphère à lUniversité Rutgers au Nouveau-Brunswick, NJ
Ce gradient de température a renforcé loscillation arctique, une configuration de vent entourant lArctique. Dans sa phase forte, loscillation arctique tire lair chaud de locéan, chauffant le nord de lEurope et déplaçant vers le nord le jet-stream global – le «fleuve» du vent qui coule autour du globe.
Le jet-stream déplacé a permis Des vents chauds traversent lhémisphère nord pendant lhiver, a déclaré Robock. Parce que le courant-jet coule comme une vague, alors que lEurope recevait de lair chaud du sud, le Moyen-Orient a reçu de lair plus froid du nord, apportant à Jérusalem la pire tempête de neige en 40 ans.
« Au moment de léruption du Pinatubo, personne nétait au courant du réchauffement hivernal », a déclaré Robock. Armés des progrès de la modélisation, ainsi que des effets atmosphériques hautement surveillés de léruption de Pinatubo, les scientifiques de latmosphère sont mieux préparés pour prévoir les effets mondiaux de la prochaine grande éruption, a ajouté Robock.
Un cas renforcé que les humains provoquent le réchauffement climatique
Léruption a aidé les scientifiques à déclarer définitivement que les émissions humaines de gaz à effet de serre sont à blâmer pour au moins les 60 à 70 dernières années de réchauffement.
Les scientifiques ont suivi les aérosols de soufre provenant de léruption de Pinatubo comme ils ont voyagé à travers le monde. Pendant 2 ans après lexplosion, les températures de surface se sont refroidies, comme prévu par les modèles climatiques qui comprenaient les injections de Pinatubo dans latmosphère. Les températures ont de nouveau augmenté une fois que les aérosols de refroidissement sont tombés de latmosphère.
Pinatubo, dans un sens, a servi dexpérience climatique naturelle pour tester et calibrer les modèles. Les scientifiques ont intégré les émissions volcaniques observées aux modèles de changement climatique avec et sans émissions anthropiques de gaz à effet de serre. Dans les simulations qui nincluaient que des éruptions volcaniques, les scientifiques nont pas vu les 60 à 70 dernières années de réchauffement constant, a expliqué Robock.
Cette observation a aidé les climatologues à affiner davantage leurs modèles, confirmant que les humains – et le des quantités sans précédent de gaz à effet de serre quils rejettent dans latmosphère chaque année – sont à blâmer pour le réchauffement climatique. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat a pu utiliser ces modèles nouvellement affinés pour soutenir davantage l’attribution du changement climatique aux activités humaines.
Plus de poids aux arguments contre la géo-ingénierie
Certains scientifiques ont suggéré pirater notre propre atmosphère pour contrer les effets du changement climatique, mais léruption de Pinatubo a soulevé de grandes inquiétudes quant à savoir si une telle manipulation directe pouvait être contrôlée. Connue sous le nom de «géo-ingénierie», lune de ces méthodes impliquerait dinjecter des particules de dioxyde de soufre dans latmosphère comme le ferait une éruption volcanique.
Robock et dautres scientifiques saccordent à dire que ce type dinjection aurait des conséquences négatives.Une conséquence est la destruction de la couche dozone de latmosphère, qui empêche les rayons ultraviolets dangereux de frapper la Terre.
Les nuages de particules dacide sulfurique – créés lorsque le dioxyde de soufre nouvellement injecté dans la stratosphère rencontre leau – fournissent des surfaces sur lesquelles lozone -des réactions chimiques destructrices ont lieu. Dans les 2 ans qui ont suivi léruption, la destruction de lozone atmosphérique sest accélérée et le trou dozone au-dessus de lhémisphère sud a atteint une « taille sans précédent ».
Robock a déclaré que pour arrêter le réchauffement climatique, les humains devraient sinjecter 100 millions de tonnes de dioxyde de soufre dans latmosphère chaque année, ce qui équivaut à environ cinq éruptions de Pinatubo par an. Les scientifiques conviennent généralement que les conséquences de la géo-ingénierie sont trop risquées pour être tentées. Il serait plus sûr et plus pratique de réduire les émissions de dioxyde de carbone. » gardez les combustibles fossiles dans le sol », a déclaré Robock.
Lhéritage de Pinatubo
En 1996, des scientifiques de lUSGS et de PHILVOLCS ont écrit ce rappel qui donne à réfléchir: comment, si les facteurs avaient été différents, la catastrophe naurait peut-être pas été évitée au mont Pinatubo: «Avec le recul, nous aurions dû être moins préoccupés par la surestimation du danger et plus préoccupés par laccélération des préparatifs dévacuations. Pinatubo nous a presque dépassés.»
Le mont Pinatubo, pour linstant, est relativement calme, environ 300 mètres plus court quil ne létait avant son explosion il y a 25 ans. Que pourraient apporter les 25 prochaines années à Pinatubo? Le temps nous le dira.
– JoAnna Wendel, rédactrice en chef; et Mohi Kumar, rédacteur en chef du contenu scientifique, Eos.org