Environnement

Prédire les risques volcaniques les plus imprévisibles

Marina rosas-carbajal

Nationality Argentinian

Year of selection 2017

Institution Institut de Physique du Globe de Paris

Country France

Risk Environnement

Post-Doctoral Fellowship

2 years

130000 €

Certains volcans sont semblables à des cocottes minute, à ceci près qu’ils n’ont pas de soupape de sécurité. Leur activité hydrothermale interne peut engendrer des risques dangereusement imprévisibles, tels des explosions latérales dévastatrices ou bien l’effondrement de l’édifice volcanique. En 2014, l’éruption non-magmatique (phréatique) du volcan japonais du Mont Ontake, lequel n’avait émis aucun signal précurseur et coûta la vie à 63 personnes, montre de façon flagrante à quel point ces phénomènes peuvent se révéler soudains et imprévisibles. Le Professeur Marina Rosas-Carbajal est à la tête d’un projet visant à examiner les dynamiques souterraines, encore obscures, qui sont à l’œuvre au cœur de ces volcans sous-marins. Chercheuse postdoctorale à l’Institut de Physique du Globe de Paris, elle a choisi de concentrer ses études sur le volcan de La Soufrière de Guadeloupe (Petites Antilles), archétype des volcans sujets à des subductions explosives, et qui renferme l’un des systèmes hydrothermaux volcaniques les plus dangereux de la planète.

En termes simples, les explosions hydrothermales se produisent lorsqu’un réservoir d’eau souterrain est chauffé par le volcan et explose violemment. « Dans la plupart des cas d’éruptions volcaniques, nous sommes capables de prévoir le phénomène, bien qu’avec une marge d’incertitude variant entre quelques mois et quelques jours à l’avance, grâce à des signes précurseurs tels que tremblements de terre, déformations du sol ou émissions de gaz », explique le Dr Marina Rosas-Carbajal. « Mais avec ce type d’explosions il n’y a généralement pas d’avertissement.» Bien que non-magmatiques et assez limitées en termes de magnitude, ces explosions peuvent engendrer toutes sortes de dangers tels que des pluies balistiques, de petites nuées ardentes, un effondrement partiel de l’édifice volcanique ou encore des laves torrentielles. Par ailleurs ces explosions précèdent parfois des éruptions magmatiques encore plus dévastatrices. « Ce fut, par exemple, le cas en 1902 lors de la tristement célèbre éruption de la Montagne Pelée, en Martinique, qui tua non moins de 30 000 personnes, et qui avait été précédée d’une série de petites explosions phréatiques.» « En revanche, la dernière éruption phréatique de La Soufrière de Guadeloupe, en juillet 1976, donna lieu à une réponse complexe face à la crise incluant l’évacuation de 70 000 personnes pour une durée de 6 mois, laquelle fut jugée inutile par la population et engendra de graves conséquences socio-économiques au cours des mois voire des années qui suivirent.» La gestion controversée de cette éruption non-magmatique reflète la nécessité d’établir des données et des modèles appropriés, non seulement en vue de mieux prédire ces explosions hydrothermales, mais aussi afin de les traiter en fonction des conséquences qu’elles comportent en termes de risques. «Une compréhension approfondie des processus physiques à l’œuvre dans les systèmes hydrothermaux des volcans est donc vitale si nous voulons mettre au point des stratégies de veille et des modèles prévisionnels efficaces», conclut la chercheuse argentine.

Qu’est-ce qui couve donc dans les parties peu profondes d’un volcan ?

Pour parvenir à un tel objectif, Marina Rosas-Carbajal a axé son projet sur la caractérisation et la modélisation des changements qui surviennent à l’intérieur du système hydrothermal de La Soufrière de Guadeloupe, actuellement en phase d’activité marquée, et leurs relations avec la chambre magmatique. Parmi les questions traitées : l’activité croissante de La Soufrière de Guadeloupe est-elle liée à des changements dans la chambre magmatique ? Quelle est l’influence du climat sur le refroidissement et les dynamiques générales du système ? Quels sont les changements de pression interstitielle typiquement à l’œuvre dans le cône du volcan, et quels rapports ont-ils avec les variations de l’activité fumarolique et l’instabilité du flanc volcanique ? Pour répondre à ces questions, le Professeur Rosas-Carbajal et son équipe sont en train de récolter sur le terrain de nouvelles données sur les variations de densité temporelles et spatiales. Ces données seront extraites à l’aide d’une toute nouvelle technique d’imagerie tomographique appelée tomographie par muons. Cette technique utilise des muons, particules présente dans les rayons cosmiques, qui permettent de générer des images en trois dimensions d’un objet géologique. « Les données obtenues seront croisées avec des observations de surface et des modélisations numériques émanant d’une multiplicité de sources, afin de pouvoir caractériser les processus physiques internes du système hydrothermal », ajoute la chercheuse.

Le fruit de ces recherches sera un modèle fonctionnel simple identifiant les changements dans l’état physique interne du système hydrothermal du volcan. Une fois le modèle développé et éprouvé grâce à des scénarios de conditions extrêmes (surpression de la chambre magmatique, réchauffement en profondeur de la nappe magmatique, baisse de la pluviométrie), l’objectif final du projet sera de tester quel type de surveillance est le plus efficace, ouvrant ainsi la voie à une meilleure évaluation et une meilleure atténuation des risques imprévisibles liés aux systèmes hydrothermaux volcaniques.