L’éruption volcanique record des Tonga a envoyé des ondes atmosphériques autour de la Terre.
Un volcan sous-marin est entré en éruption en janvier près de la nation pacifique des Tonga et a envoyé d’énormes ondes de pression dans l’atmosphère terrestre, où elles ont traversé la planète à plusieurs reprises. Le dernier volcan à générer des ondulations aussi importantes dans l’atmosphère a été le Krakatau en 1883, lors de l’une des éruptions volcaniques les plus destructrices de l’histoire enregistrée, selon une nouvelle étude.
« Cet événement d’ondes atmosphériques était sans précédent dans les archives géophysiques modernes », a déclaré le premier auteur Robin Matoza, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre de l’Université de Californie à Santa Barbara. La recherche, publiée jeudi 12 mai dans la revue Science, a révélé que l’impulsion de pression générée par le volcan Tonga était « comparable en amplitude à celle de l’éruption du Krakatau de 1883 et sur un ordre de grandeur supérieur à celle de l’éruption du mont St. Helens en 1980 », a déclaré Matoza. Plus l’amplitude d’une onde est élevée, plus elle est puissante.
Une deuxième étude, également publiée le 12 mai dans Science, a suggéré que cette puissante impulsion non seulement secouait l’atmosphère, mais qu’elle envoyait également des ondulations traversant l’océan en dessous. En fait, les ondes atmosphériques ont généré de petits météotsunamis à déplacement rapide – c’est-à-dire une série d’ondes entraînées par des perturbations de la pression atmosphérique – qui ont atteint le rivage quelques heures avant les tsunamis conventionnels provoqués par des séismes générés par l’explosion du volcan.
Ces petits tsunamis « précurseurs » ont été observés partout dans le monde, principalement dans l’océan Pacifique, mais aussi dans l’océan Atlantique et la mer Méditerranée, de manière surprenante, a déclaré Tatsuya Kubota, chercheur à l’Institut national de recherche sur les sciences de la Terre et la résilience aux catastrophes en Japon et premier auteur de la seconde étude. « La hauteur des tsunamis » précurseurs « … était d’environ quelques centimètres, bien que cela dépende de l’emplacement », a déclaré Kubota.
Une éruption extrêmement énergique
Le volcan Tonga – appelé Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, ou simplement Hunga – se trouve à environ 65 kilomètres au nord-ouest de la capitale tongienne, Nuku’alofa. C’est l’un des 12 volcans sous-marins connus de l’arc volcanique Tonga-Kermadec, une structure géologique qui longe le bord ouest de la plaque Pacifique de la croûte terrestre, selon le Smithsonian’s Global Volcanism Program.
Lorsque Hunga est entré en éruption à la mi-janvier, le panache de gaz et de particules qui en a résulté a frappé la mésosphère – la troisième couche de l’atmosphère au-dessus de la surface de la Terre – ce qui en fait le plus grand panache volcanique jamais enregistré par satellite. La quantité d’énergie libérée lors de l’éruption était comparable à ce qui pourrait être généré par l’explosion de 4 à 18 mégatonnes de TNT, ou plus de 100 bombes à l’échelle d’Hiroshima explosant en même temps.
Suite à l’éruption record, Matoza et une équipe de plus de 70 scientifiques de 17 pays ont entrepris de documenter les ondes atmosphériques générées par l’explosion. Pour ce faire, ils ont extrait des données de nombreux systèmes de surveillance au sol et spatiaux qui avaient enregistré l’éruption au fur et à mesure de son déroulement.
L’équipe a découvert que, de toutes les ondes atmosphériques produites par l’explosion, les ondes dites de Lamb se distinguaient comme les plus importantes. Les ondes d’agneau courent le long de la surface de la Terre et sont similaires aux ondes sonores en ce sens qu’elles produisent des vibrations dans le milieu qu’elles traversent. Cependant, les ondes de Lamb se propagent à des fréquences extrêmement basses, « où les effets de la gravité deviennent importants », a déclaré Matoza.
Les chercheurs enregistrent rarement les ondes de Lamb, car elles ne proviennent que d’énormes explosions dans l’atmosphère, à l’échelle de grandes éruptions volcaniques et d’essais nucléaires. « Ils ne sont généralement pas observés pour les petites éruptions volcaniques », a déclaré Matoza.
Au plus haut, les ondes Lamb générées par l’éruption de Hunga avaient une amplitude de 280 miles (450 km), ce qui signifie qu’elles ont touché l’ionosphère – une couche dense de particules chargées électriquement qui se trouve à environ 35 à 620 miles (60 à 1 000 km) au-dessus la surface de la planète. Au cours de six jours, ces ondes ont rayonné vers l’extérieur depuis le site du volcan, faisant le tour de la Terre quatre fois dans une direction et trois fois dans l’autre. Sur la base de données historiques, l’éruption du Krakatau de 1883 a généré des ondes de Lamb qui ont fait le même nombre de fois le tour de la Terre, ont rapporté les chercheurs.
Les observations des ondes de Lamb de l’équipe s’alignent sur les modèles antérieurs de l’éruption de Hunga qui ont été produits par Nedjeljka Žagar, professeur de météorologie théorique à l’Université de Hambourg, et ses collègues. « Nous avons pu simuler la vague Hunga Tonga Lamb deux jours seulement après l’événement », et maintenant, la nouvelle étude scientifique a fourni plus de détails sur la propagation de ces vagues, en utilisant diverses mesures géophysiques, a déclaré Žagar.
Dans leur propre étude scientifique, Kubota et ses collègues ont fait le lien entre ces vagues de Lamb et les tsunamis les plus rapides observés après l’éruption. Le moment des vagues de Lamb et des tsunamis « précurseurs » semblait coïncider, ont-ils découvert. Ce qui est frappant, c’est que ces vagues précurseurs ont atterri plus de deux heures plus tôt que prévu pour les tsunamis conventionnels, qui sont en grande partie provoqués par des déformations soudaines du fond marin.
En plus des énormes vagues de Lamb et des tsunamis rapides, l’éruption de Hunga a également produit des ondes sonores et des ondes infrasonores incroyablement longues – ce qui signifie des ondes acoustiques de fréquence trop basse pour être entendues par les humains, ont rapporté Matoza et ses collègues. Les ondes proéminentes de Lamb menaient le peloton, suivies des ondes infrasonores, puis des ondes sonores audibles. Remarquablement, des sons audibles, consistant en de courts « boums » répétés, ont été signalés dans tout l’Alaska, à plus de 6 200 miles (10 000 km) de l’éruption de Hunga.
