Certains des volcans les plus actifs du monde représentent un réel danger pour les populations au regard des conséquences destructrices de leurs éruptions. Dans une telle situation, le temps alloué à la fuite des habitants est un facteur crucial. Plus l’éruption est détectée en avance, meilleures sont les chances de survie. C’est tout l’objet de ce nouveau système d’alerte automatique développé par des géophysiciens italiens, permettant d’avertir précocement les scientifiques de l’apparition d’une éruption volcanique.
Maurizio Ripepe, géophysicien à l’Université de Florence, et ses collègues, ont créé le premier système mondial d’alerte automatique précoce concernant les éruptions volcaniques, qui prévient les autorités situées près de l’Etna, en Sicile, environ une heure avant une éruption. L’équipe a décrit le système le mois dernier dans la revue Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
L’approche repose sur le fait que les volcans sont bruyants. Leurs grondements et leurs explosions peuvent ressembler à un moteur à réaction ou même à un sifflement aigu, mais ils produisent également des ondes infrasons à basse fréquence que les humains ne peuvent pas entendre.
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Prédire les éruptions volcaniques grâce aux infrasons
Contrairement aux ondes sismiques, les ondes infrasonores peuvent parcourir des milliers de kilomètres, ce qui permet aux scientifiques de détecter les éruptions volcaniques de loin. Lorsque le Krakatoa est entré en éruption en Indonésie en 1883, son signal infrason a traversé le monde deux fois.
Ripepe et ses collègues se sont tournés vers l’Etna, le plus grand volcan actif d’Europe. Au début, ils voulaient créer un système simple capable de détecter une éruption à l’aide des données d’un réseau existant de capteurs d’infrasons et d’alerter automatiquement les autorités. Mais leurs ambitions ont grandi quand ils ont découvert que le volcan produisait souvent des ondes infrasons avant son éruption, ce qui rendait la prédiction possible.
Bien que cette découverte soit nouvelle, ce n’est pas pour autant une surprise pour les scientifiques, étant donné que l’Etna est un volcan à « ciel ouvert » avec du magma exposé. Lorsque le gaz sort de ce magma avant une éruption, il provoque un va-et-vient de l’air dans le cratère du volcan, créant ainsi des ondes sonores similaires à celles d’un instrument à vent. Et tout comme le son d’un instrument de musique dépend de sa forme, la géométrie du cratère d’un volcan influe également sur les sons qu’il peut produire.
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L’équipe a créé son système d’alerte précoce au début de 2010 et analysé ses performances lors de 59 éruptions au cours des huit années suivantes. Le système — un algorithme analysant les signaux d’infrasons provenant du réseau de capteurs — a prédit avec succès 57 de ces événements et a envoyé des messages aux scientifiques environ une heure avant une éruption.
Le test prolongé a été un tel succès qu’en 2015, les scientifiques ont programmé le système pour envoyer des alertes automatiques par e-mail et par SMS à la Défense civile italienne, à Rome, et à la ville sicilienne de Catane. Selon John Lyons, géophysicien à l’Alaska Volcano Observatory (AVO), un système d’alerte automatisé peut diffuser des avertissements plus rapidement que les prévisions, ces dernières exigeant des experts une vérification préalable des informations.
Un système d’alerte pour prévenir les populations du monde entier
Et le temps est un facteur crucial pour les communautés proches des volcans, ou les passagers d’un avion de ligne pouvant voler à plus de 800 kilomètres à l’heure. « Vous couvrez beaucoup de terrain très rapidement, donc si un nuage de cendres apparaît soudainement, les pilotes doivent en être informés dès que possible » explique Lyons. « Chaque minute compte ».
Bien que Lyons s’inquiète du risque de fausses alarmes (faux positifs), il affirme que le système constitue un pas en avant décisif, non seulement pour l’Etna, mais peut-être pour des volcans similaires dans le monde entier. Parmi ceux-ci, on peut citer le Kilauea, un volcan à ciel ouvert situé sur la grande île d’Hawaï, dont l’éruption a duré plusieurs mois cet été et qui a détruit des quartiers entiers, explique David Fee, géophysicien à l’AVO.
Mais Fee, qui a étudié le Kilauea, dit qu’il diffère de l’Etna à certains égards. Les éruptions du Kilauea peuvent provenir du sommet du volcan et d’une zone de son flanc appelée Zone de Rift Est. L’Etna, dont la structure interne est beaucoup plus simple, ne donne lieu à des éruptions que depuis son sommet.
Pour cette raison, Lyons affirme que le mont Pavlof en Alaska, l’un des volcans les plus actifs des États-Unis, pourrait constituer un meilleur test pour un système d’alerte avancée. Le Pavlof a une structure similaire à celle de l’Etna et a montré une augmentation similaire de l’activité des infrasons avant la phase la plus énergique de ses éruptions. Son activité fréquente pourrait également fournir aux chercheurs un vaste ensemble d’observations, permettant d’ajuster leur algorithme de prévision des éruptions.
Ripepe et ses collègues ont commencé à tester leur approche d’alerte précoce en Islande. En collaboration avec l’office météorologique islandais de Reykjavik, les scientifiques ont installé cinq réseaux de capteurs sur l’île pour surveiller les infrasons de plusieurs volcans. Parmi eux figure le fameux Eyjafjallajökull, dont la dernière éruption, en 2010, a interrompu pendant plusieurs semaines le trafic aérien dans le nord-ouest de l’Europe.