Risques et conséquences d'une éruption explosive sur l'homme et l'environnement

Troisième Partie : 

Risques et Conséquences d'une éruption explosive sur l'Homme et l'Environnement

Nous décrirons dans cette partie les principaux risques liés aux éruptions explosives avant de définir leurs conséquences sur l'Homme et l'Environnement grâce à plusieurs exemples concrets

1 - Etude de grandes éruptions explosives

2 - Risques, Conséquences et bienfaits

3 - Le Vésuve : possibles conséquences d'une éruption

1 - Etude de grandes éuptions explosives

Pour degager les principaux risques liés aux éruptions explosives, nous allons étudier plusieurs grandes éruptions représentatives de ce dynamisme : le Mont Saint Helens (1980), le Krakatoa (1883), le Tambora (1815) le Lac Nyos (1986) et le Grímsvötn (1996).

Mont Saint Helens (1980)

Le 18 mai 1980, après plusieurs siècle de repos, le Mont Saint Helens (Washington, USA) se réveilla violement en explosant avec un VEI de 5, provoquant l'éboulement de tout son flanc nord, qui provoquera une éruption catastrophique, une des plus grosses du XXème siècle. Elle expulsera 1.2 km^3 de matière, fera 57 morts, détruira 47 ponts, 24km de chemin de fer et 300km de routes.

• Le déroulement de l’éruption

  Le 27 mars, un petit cratère se forme au sommet.
  Le 22 avril, des explosions de vapeurs commencent.
  Le 7 mai, une explosion de cendres et de vapeur commence.
  Le 18 mai, à 8h32, l’éruption paroxysmale commence : à cause d’un tremblement de terre, en quelques secondes, tout le flanc nord du volcan s’effondre, provoquant une avalanche de débris de 2 km^3 (une nuée ardente) qui s’engouffre dans la vallée de la rivière Toutle et fait déborder le lac Spirit. Le volcan a perdu 400m en seulement quelques secondes ! Le glissement de terrain provoque une brusque dépressurisation et des fragments de magma (des tephras) de toutes tailles sont éjectés en dehors du volcan, paralysant les régions à l’Est.

Schéma de l'éruption

• Les différents risques et leurs conséquences

• Glissements de terrain :
  
  L’éboulement de tout le flanc Nord du volcan lança l’éruption mais eut également des conséquences directes
  
  Conséquences : des scientifiques étudiant l’éruption se croyant à l’abri sont piégés par l’éboulement et meurent

• Projections de cendres :
  
  Une colonne de cendres s’éleva alors à une altitude de 19km en moins de dix minutes et pris la forme d’un champignon. En 9 heures, 540 millions de tonnes de cendres sont déversées dans unz zone de 60.000 km²
  
  Conséquences : une partie des cendres retomba, provoquant des nuées ardentes. L’autre partie s’échappa dans l’atmosphère et fit plusieurs fois le tour de la Terre. Ces mêmes cendres causèrent des décharges de foudre déclenchant des feux de forêts dans la région et alimentèrent les nuées ardentes. D’autre part, les cendres recouvrant la région détruirent toutes les habitations, la flore et les récoltes, provoquant des famines. A Yakima (150km du cratère), tout est recouvert de 13cm de cendres

Graphique montrant l'épaisseur des dépôts de cendres à proximité du volcan

• Souffle de l’explosion :
  
  La puissance de l’explosion fut colossale : elle libéra une énergie de 1,7.1018 J, une énergie mécanique de 400 Mégatonnes, ce qui correspond à 18 fois la plus puissante bombe H actuelle ou 27.000 fois celle d’Hiroshima, au détail près que cette énergie n’a pas été libérée d’un seul coup mais s’est étalée sur plusieurs heures
  
  Conséquences : le souffle de l’explosion pulvérisa tous les arbres (d’un diamètre de 1 à 2m) dans un rayon de 10km, et coucha tous les arbres entre 10 et 15km. Les habitations humaines furent également pulvérisées

• Nuées ardentes :
  
  Suite à un glissement de terrain, une dépressurisation provoqua l’explosion du magma, éjectant tous les débris et matériaux volcaniques. Ceci provoqua des nuées ardente composées de gaz brûlants, de cendres, de ponce et de tephras de plusieurs centaines de degrés déferlant initialement à 350 km/h puis atteignant très vite la vitesse du son. On dénombra au total 17 coulées différentes d’un volume de 208Mm³
  
  Conséquences : une zone de 30km de long est totalement dévastée ; 600 km² de forêts sont calcinés par la nuée et ceci, en moins de 30 secondes; la nuée provoque également l’évaporation instantanée du lac Spirit et de la rivière Toutle, causant des éruptions encore plus puissantes ; ce sont principalement les gaz suffocants qu’elle transporte qui tuèrent les victimes humaines par asphyxie, mais certaines furent brûlées

• Lahars :
  
  L’extrême châleur provoquée par l’éruption fait fondre la neige et la glace au sommet du volcan, qui se mélange avec les cendres pour créer d’énormes torrents de boue appelés lahars (mot indonésien). Dévalant les pentes à plus de 145 km/h, les lahars font déborder des rivières comme la rivière Toutle et la Cowlitz, emportant tous les débris sur leur passage. La hauteur des rivières ainsi en crue atteint jusqu’à 7.16m sur la Toutle, près de Silver Lake.
  
  Conséquences : Certaines coulées détruirent des lieux peuplés, comme le Weyerhauser's Camp Baker, ainsi que des ponts, des routes…Le dépôt de matériaux réduit la profondeur des rivières sur des dizaines de kilomètres, obstruant des voies de passage importante pour l’économie (perte de 5M$ à Portland)

• Les conséquences

A cause des glissements de terrain, des nuées ardentes, des projections de tephras et cendres, du souffle de l'explosion et des lahars, l'éruption a eu les conséquences suivantes :

• Destruction de la faune (12 millions de saumons et alevins, 1500 élans, 5000 cerfs…)

• Destruction de la flore (380 km² de forêt détruits)

• Victimes humaines (par famine, brûlure, asphyxie, maladies respiratoires…) dont 57 morts directs

• Destruction des biens et constructions humaines

• Plus d’1.1 milliards de $ de dégâts

L'éruption eut aussi des conséquences indirectes :

1 milliard de $ de dégâts seulement pour l’industrie forestière

• Gros dégâts économiques pour la région (taux de chômage multiplié par 10)

• Stress et problèmes émotionnels pour les victimes

• Chute du tourisme à court terme

Différentes conséquences de l'éruption

Krakatoa (Indonésie, 1883)

Le 27 août 1883, le Krakatoa, stratovolcan situé entre les îles de Sumatra et de Java (Indonésie) endormi depuis 1680, entra dans une éruption cataclysmique (VEI=6) de la force de 13.000 bombes atomiques, qui eut des répercussions jusqu’en Europe et fit des dizaines de milliers de morts. Le bruit de son éruption fut sans nul doute le plus grand bruit jamais entendu de l’Histoire de l’Homme : il fut entendu à 5000km du lieu de l’explosion. Par ailleurs, le tsunami qu’il engendra atteignit les 46m de haut et les 800 km/h !

• Le déroulement de l’éruption

  Le Krakatoa était avant l’éruption une île de 9x5km couverte d’une végétation tropicale luxuriante.
  Le 20 mai 1883, il se réveille.
  Après une perte d’intensité, l’activité reprend le 19 juin.
  Quelques mois plus tard, le 26 août, une violente éruption est entendue à plus de 50 km du volcan. Elle sera suivie d'une autre, encore plus forte, puis d'une série de détonations toujours plus violentes.
  Le 27 août, une explosion effroyable produit le bruit le plus fort jamais entendu par l’Homme : il fut perçu à plus de 5000 km, sur l’île de Rodrigues (Océan Indien) ; l’onde parcourra un douzième de la surface terrestre !

• Les différents risques et leurs conséquences

• Projections de cendres :
  
  C’est lors de la seconde explosion du 26 août que les plus importantes projections de cendres eurent lieu (jusqu’à 27km d’altitude). Une partie des cendres retomba, recouvrant une zone de 320km de diamètre, la plongeant dans une nuit totale pendant 24 heures L’autre partie fit plusieurs fois le tour de la Terre. Des panaches de cendres s’élevèrent par ailleurs à plus de 40km (dans la Stratosphère).
  
  Conséquences : destruction de la faune, la flore, les hommes et leurs installations dans toute la région autour du volcan ; les températures atmosphériques chutèrent les années suivantes (- 0.25°C sur la température terrestre moyenne, plusieurs degrés dans la région du désastre) ; les particules dans l’atmosphère provoquèrent par ailleurs des couchers de Soleil flamboyants durant plusieurs années, qui inspirèrent de nombreux artistes, et firent croire à des incendies aux USA

• Retombées de tephras :
  
  L’éruption éjecta plus de 20km3 de matériaux qui retombèrent dans une aire de 1.100.000 km² autour de l’édifice
  
  Conséquences : un terrible tsunami fut engendré, qui détruit toutes les installations humaines, la faune et la flore, décima les populations alentour et détruit toutes les cultures. De nombreuses victimes périrent ainsi de famine

• Nuées ardentes :
  
  Le mélange des gaz volcaniques, de la vapeur d’eau, des gaz et de cendres provoqua des coulées pyroclastiques (ou nuées ardentes) qui traversèrent la mer pour dévaster des terres à plus de 40km du cratère
  
  Conséquences : les nuées ardentes firent des centaines de victimes en les brûlant ou les asphyxiant. La flore restante après l'explosion de l'éruption fut entièrement détruite et la faune décimée

• Souffle de l'explosion :
  
  L'exceptionnelle explosivité du volcan a fait totalement exploser l'île volcanique durant l'éruption
  
  Conséquences : quasiment toute la flore et la faune de l'île furent détruites. Des îles à proximité furent également affectées par le souffle

• Tsunami :
  
  L’explosion provoqua un tsunami colossal qui s’abattit sur toute l’Indonésie, qui balaya et détruit toutes les terres basses environnantes
  
  Conséquences : De nombreux îles proches du Krakatoa furent balayées. A Sumatra, l’eau monta jusqu’à 22m de haut. Atteignant 46m de haut, il déferla sur l’île de Merak et la dévasta à tel point que toute trace de présence humaine fut éliminée. On ressentit les effets du tsunami jusqu’en France, à plus de 18.000 km, où l’on put observer des vagues de 90cm de haut

• Gaz volcaniques :
  
  L’éruption éjecta des quantités colossales de SO2 dans la stratosphère, qui fut transporté par les vents à de grandes distances du volcan. Une grande quantité d’acide sulfurique fut alors emprisonnée dans les nuages, provoquant des pluies acides et refroidissant le climat
  
  Conséquences : Les pluies acides provoquèrent des maladies chez les humains qui les recevaient ou les buvaient. Le climat global fut refoidi pendant plusieurs années ; l'année suivant l'éruption, on constata une baisse de 0.25°C sur les moyennes terrestres

• Les conséquences

A cause des glissements de terrain, des nuées ardentes, des projections et retombées de tephras et cendres, du souffle de l'explosion, des gaz volcaniques et du tsunami, l'éruption a eu les conséquences suivantes :

• Destruction de la faune

• Destruction de la flore

• Victimes humaines (par maladies respiratoires et d'autres sortes, brûlures, asphyxie...) dont 57 morts directs

• Destruction des biens et constructions humaines

• Destruction des récoltes dans une très large zone qui entraînera des famines

• Perturbations du climat qui entraînera une baisse des températures moyennes terrestres pendant plusieurs années

• Effets d'optique sur les couchers de Soleil sources d'inspiration pour les artistes

• L'explosion de l'île a conservé quelques îlots, dont l'Anak Krakatoa (« Fils du Krakatoa ») qui entre régulièrement en éruption (déjà 35 fois depuis sa naissance) et grandit peu à peu. Aujourd’hui, il culmine à 181m de haut avec un diamètre de 2km mais risque de connaître un éruption de la puissance de son grand frère.

L'éruption eut aussi des conséquences positives :

Grande fertilité : dans trois îlots, fragments de l’ancienne île, l’herbe commença à repousser un an après l’éruption. Deux ans plus tard, 26 espèces de plantes y poussaient. 41 ans plus tard, une forêt dense recouvrait les îlots. Par ailleurs, des régions infertiles avant l’éruption le devinrent et attirèrent des populations. La fertilité vient de différents éléments éjectés par l’éruption, comme les phosphates, les sels de potassium ou les éléments minéraux nutritifs (venant de la décomposition des roches pyroclastiques). La fertilté liée au volcanisme permet jusqu'à 3 récoltes de riz annuelles à Java, où 100 millions de personnes vivent sous la menace de 30 volcans actifs

• Survie du rhinocéros de Java

• Les Conséquences indirectes

Par ailleurs, une précédente éruption du Krakatoa (en 535) eut, selon l'historien David Keys dans The Independent des conséquences indirectes très interessantes, confirmant la théorie de l'effet papillon :

Elle serait à l'origine de la séparation des îles de Java et de Sumatra Elle aurait éjecté tellement de cendres et de gaz dans l'atmosphère qu'un "hiver nucléaire" aurait régné sur la planète pendant plusieurs années
Celui-ci aurait engendré des famines entraînant des exodes massifs et des invasions (comme celle des Avars de Mongolie sur Constantinople)
Des épidémies, notamment la peste bubonique, auraient alors sévi, décimant en partie l'espèce humaine et boulversant toues les institutions politiques, religieuses et sociales dans le monde entier
Ce qui conduit à ce schéma d'hypothèses :

• Emergence de l'Islam

• Création du futur Pakistan

• Elle serait à l'origine de la séparation des îles de Java et de Sumatra

• Réunification de la Chine

• Effondrement des Mayas

• Déclin final de l'Empire Romain

• Date de la mort du Roi Arthur (537)

L'Anak Krakatoa

Tambora (Indonésie, 1815)

Le 10 et le 11 avril 1815, le volcan Tambora en Indonésie entre dans une éruption cataclysmique, la plus importante des dernières 10.000 années (8 fois celle du Vésuve, 100 fois les bombnes d'Hiroshima et de Nagasaki réunies), la plus meurtrière de l'Histoire (92.000 victimes). Le bruit de l'explosion fut entendu à 1500km du volcan, il fit nuit totale pendant 48h dans une zone de 600km à la ronde et le tsunami qu'il provoqua fit des dégâts à 1600km de l'édifice !

• Le déroulement de l’éruption

  La première éruption eut lieu le 5 avril, avec une colonne éruptive de 33km de hauteur pendant 2h.
  Le 6 avril, une légère chute de cendres annonça l’éruption imminente.
  Le 10 avril, une colonne éruptive monta à 44km de haut pendant 3h. Quelques heures plus tard, un village distant de 30km fut bombardé de ponces. Une onde de choc détruit alors tous les villages alentour. Trois colonnes éruptives apparièrent, puis fusionnèrent ; la colonne s’effondra alors sur elle-même, provoquant des nuées ardentes s’engouffrant dans la mer jusqu’à 40 km du cratère, générant des explosions secondaires éjectant des cendres dans l’atmosphère
  Le 12 avril, l’opacité de la cendre s’étendait jusqu’à Java, distante de 900km
  Le 15 avril, l’éruption s’arrête
  Le 17 avril, les cendres finirent de retomber jusqu’à 1300km du volcan
  Pendant l’éruption, le volcan s’effondra sur lui-même, formant une grande caldeira, diminuant de 1400 mètres sa hauteur

• Les différents risques et leurs conséquences

• Projections de cendres et de tephras:
  
  Les colonnes éruptives successives et le contact entre les nuées ardentes et la mer éjectèrent des quantités astronomiques de cendres dans l'atmosphère (environ 150 km²). Dans un rayon de 600km, le ciel s'assombit pendant 48h. Les cendres retombèrent dans un rayon de 1330km autour du volcan, et on put observer des épaisseurs de 30m près de l'édifice. D'énormes quantités d'autres tephras furent également ejectés, retombant jusqu'à 30km du cratère et parfois dans la mer, créant des îles de ponce et de cendre. Le nuage de cendres fit plusieurs fois le tour de la Terr
  
  Conséquences : Les cendres recouvrirent les récoltes, faisant de 49.000 à 82.000 morts de famine dans la région, 200.000 en Europe. 12.000 personnes furent directement tuées par les cendres et les tephras. Une partie de la flore et de la faune fut détruite par les tephras. Le nuage de cendres perturba pendant des années le climat terrestre, créant un hiver nucléaire (voir plus bas). Comme pour le Krakatoa, on put observer des couchers de Soleil flamboyants jusqu'à Londres qui inspirèrent de nombreux artistes comme W. turner dans ses peintures (ci-dessous) ou Lord Byron dans son poème Darkness. Les îles de ponces et de cendres génèrent la navigation pendant de nombreuses années

• Nuées ardentes :
  
  La retombée de la colonne éruptive engendra 7 nuées ardentes qui dévalèrent les pentes du volcan jusque dans la mer
  
  Conséquences : des nombreuses forêts furent détruites, ainsi que des habitations et des hommes dans le village de Tambora. Les nuées provoquèrent surtout des explosions secondaires qui expulsèrent encore plus de cendres dans l'atmosphère

• Tsunami :
  
  Le déversement des matériaux (et surtout des nuées ardentes) dans l'eau provoqua un énorme tsunami qui s'abbatta sur des îles à des centaines de kilomètres dans la mer de Bali, parcourant jusqu'à 550km. Dans l'Archipel des Molusques (à 1600km), on observa des vagues de 2m !
  
  Conséquences : De nombreuses îles à proximité du Tambora furent totalement dévastées. L'estimation précise du nombre de victimes directes n'a jamais été faite, mais ce nombre pourrait s'élever jusqu'à 30.000

• Les conséquences

A cause des nuées ardentes, des projections et retombées de tephras et cendres et du tsunami, l'éruption a eu les conséquences suivantes :

• Destruction de la faune

• Destruction de la flore

• Destruction des récoltes qui entraînera des famines

• Destruction des biens et constructions humaines

• Nombreuses victimes (par noyade, brûlure, asphyxie, épidémie ou famine) : 92.000 dans la région, 200.000 en Europe

• L'Hiver Nucléaire

L'exceptionnelle quantités de cendres, tephras et gaz projetés dans la stratosphère et dispersés par les courants atmosphériques a entraîné des modifications climatiques planétaires pendant plusieurs années. Ceci est du à la propriété d'absorption des rayons solaires par les aérosols (fines goutelettes d'acide sulfurique) et les cendres. C'est pourquoi cette année-là il n'y eut pas d'été en Nouvelle-Angleterre, et l'année suivante (1816), il n'y eut pas d'été en Europe et en Amérique, ce qui détruisit toutes les récoltes de l'année et fit 200.000 morts par famine. En France, le déficit thermique dépassa les 3°C en Juillet, et la pluviométrie atteignit 2 à 3 ffois les normales. Dans les Alpes Suisses, il neiga pratiquement toutes les semaines pendant tout l'été.

Didon construisant Carthage, William Turner

Lac Nyos (Cameroun, 1986)

Le 21 août 1986, le lac Nyos (en réalité lac Lwi, Nyos étant le nom du village l'abritant), lac d'altitude situé sur la ceinture camerounaise de volcans actifs, explosa subitement, libérant plus d'un kilomètre cube de CO₂, provoquant la mort de plus de 1700 habitants, ainsi que milliers de têtes de bétail, par asphyxie

• Le déroulement de l’éruption

  Ce type de phénomène est appelé éruption limnique. Le gaz carbonique d'origine magmatique stocké progressivement dans les eaux profondes du lac s'échappa sous l'effet d'un renversement du lac provoqué par un séisme ou un glissement de terrain d'origine volcanique. Une colonne d'eau de 80m fut expulsée et le dioxyde de carbonne, plus lourd, descendit dans les vallées avoisinante, jusqu'à 30km du lac.

• Les Conséquences

  • 1700 victimes humaines par aspyxie

  • Milliers d'animaux tués par asphyxie

   

Le Lac Nyos

Grímsvötn (Islande, 1996)

Le Grímsvötn ("vötn"=lacs en islandais) est un ensemble de volcan et de lacs situés sous le glacier Vatnajökull, point culminant d'Islande (2119m). En 1996, il entre en éruption sous-glaciaire, provoquant un phénomène très rare : un jöhkulhlaup

• Le déroulement de l’éruption

  Le 29 septembre 1996, plusieurs séismes sont enregistrés sous la calotte glaciaire du Vatnajökull. La série est suivie le lendemain par un trémor ou séisme volcanique. De nombreux signes indiquent que la calotte est en train de fondre à plusieurs endroits sous la calotte, réchauffée par le magma.
  Le 2 octobre, l’éruption perce la glace et des panaches de vapeur d'eau mêlés à des cendres volcaniques et de la lave pulvérisée sont projetés à 3 000 mètres d'altitude. Le glacier se soulève de plus en plus et les lacs du Grímsvötn montent en altitude (de 1455 à 1510m) et grossissent (de 1.5 à 3 km3)
  Le 5 novembre, un jökulhlaup se déclare dans une vallée du glacier : le débit de la rivière augmente et des blocs de glace sont charriés
  Le 6 novembre, un autre volcan sous-glaciaire, le Baroarbunga, entre à son tour en éruption Dans la nuit du 7 au 8 novembre, après 52 heures de crue, le jökulhlaup se termine et la rivière revient à un débit moyen

• Le Jöhkulhlaup

S'apparentant aux lahars bien qu'ils ne soient pas composés de cendres, le jökulhlaup a été formé par la libération des poches d'eau sous-glaciaire fondues par la châleur de l'éruption : c'est en réalité un fleuve en crue contenant des blocs de glace

• Les conséquences

Ce jöhulhlaup n'a pas fait de dégâts car la zone était peu habitée et que l'évacuation avait été effectuée par prévention

Le Grimsvötn sous le Vatnajökull

2 - Risques, Conséquences et bienfaits

Maintenant que nous avons étudié différentes éruptions explosives, nous pouvons synthétiser les différents risques, les différentes conséquences et les bienfaits apportés par le volcanisme explosif :

• Les risques volcaniques

Il existe 5 types de risques volcaniques directs et 3 indirects :

Les risques directs :

• Les nuées ardentes

  Egalement appelées coulées pyroclastiques, elles se forment à l'explosion d'un dôme bouchant un cratère : c'est un mélange de gaz, de cendres et de gros tephras brûlant (jusqu'à 1200°C) qui dévale les pentes du volcan à des vitesses vertigineuses (jusqu'à 600km/h). Elles détruisent tout sur leur passage (faune, flore, installations humaines,...). Elles tuent les hommes par brûlures ou par aspyxie (à cause des gaz toxiques qu'elle contient).

  
  
  
  
  Explication de la formation d'une nuée ardente
  
  
  
  Exemple de nuée ardente
  
  
  
  Nuée ardente à Mayon

• Les projections et retombées de tephras

  Expulsés par le cratère, les tephras peuvent avoir différentes tailles et se comporter de différentes manières (Voir les généralités) Certains, plus gros et plus lourds, retombent directement, faisant des dégâts matériels assez importants. D'autres, plus fins, comme la cendre, s'élèvent dans des panaches volcaniques et peuvent être emportés par le vent et parcourir le globe. Ils provoquent des perturbations du climat de l'échelle locale à l'échelle planétaire ("hiver nucléaire"), détruisent les récoltes, provoquent des maladies respiratoires, des famines, recouvrent des régions entières (y compris la flore) et peuvent gêner le traffic aérien. Par ailleurs, les cendres peuvent provoquer des lahars (voir plus haut), ou encore des effets d'optique.

• 
  
  
  
  Explication du phénomène de projections de tephras
  
  
  
  Cône de cendres au Mauna Kea
  
  
  
  Dépôts de ponce au Pérou
  
  
  
  Conséquences : les bâtiments s'effondrent
  
  
  
  Conséquences : les récoltes sont recouvertes
  
  
  
  Conséquences : des installations humaines sont mises hors-service
  
  
  
  Conséquences : obscurité quasi-totale
  
  

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• Les glissements de terrain

  Etant formés de couches successives de lave et de tephras, les flancs d'un volcan sont très instables et une éruption violente peut provoquer des glissements de terrain ou des éboulements de dômes. Dans ce-dernier cas, l'explosion du dôme provoque la libérationde gaz très chauds et la formation de nuées ardentes. Les conséquences directes de ce phénomène sont la destruction des villes et villages situés sur les flancs du volcan. Ils peuvent être très meurtriers

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  Ecroulement de dôme au Mérapi (Indonésie)
  
  
  
  Marques d'un glissement de terrain au Lac Voui (Vanuatu, Mélanésie)
  
  
  
  Ecroulement de dôme au Mont Saint Helens
  
  

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• Les gaz volcaniques

  C'est un des dangers les plus sournois d'une éruption, car la plupart des gaz sont incolores et attaquent par surprisee et asphyxient. Ils sont libérés par le cratère principale mais aussi à l'écroulement de dômes secondaires, par des fumerolles ou des réseaux d'eau souterrains car le magma en contient naturellement de 1 à 5 %. Les principaux gaz sont la vapeur d'eau, le SO₂, le CO₂, le CO, le HCl, le H₂S, le HF (Voir les généralités) :

  • Le SO₂ : Ses effets sur les homes et son environnement dépendent de la quantité de gaz émis dans l’atmosphère, d’où est injecté le gaz (troposphère ou stratosphère) et du type de vent qui disperse le gaz. Il irrite les tissus et les muqueuses des yeux, du nez et de la gorge. Il affecte la trachée et les bronches. Le maximum recommandé est de 0.5 ppm pendant 24 heures d’affilée occasionnellement. Une concentration de 6 à 12 ppm provoque une irritation immédiate du nez et de la gorge, de 20 ppm peut provoquer une irritation des yeux, et de 10000 ppm irrite le visage en quelques minutes.

  • Le CO₂/CO : Les volcans relâchent plus de 130 Mégatonnes de CO2 dans l’atmosphère tous les ans. Invisible et inodore, il ne pose présente pas de risques directs car il est souvent présent en faible concentration. Cependant, il peut parfois être assez concentré pour être dangereux pour l’Homme et les animaux, d’autant plus qu’il est toujours présent près du sol du fait de sa forte densité. Un air contenant 5% de CO2 provoque une augmentation de la respiration, de 6 à 10% cause des maux de tête, des essoufflements ,des vertiges, des transpirations et des agitations, de 10 à 15% un trouble de la coordination et des contractions de muscles, tandis de 20 à 30% il provoque des pertes de conscience et des convulsions et qu’au-delà de 30% il peut provoquer la mort. Il peut se tranformer en CO extrêmement toxique, poison pour l'Homme, les animaux et la flore.

  • Le H₂S : Incolore, inflammable et avec une odeur offensive, il peut irriter les yeux à faible concentration et jouer un rôle de dépresseur. A haute concentration, il peut irriter le système respiratoire supérieur et, après longue exposition, peut provoquer un œdème pulmonaire. Une exposition de 30 minutes à 500 ppm peut provoquer des maux de tête, des vertiges, des excitations, des diarrhées, troubler la démarche, et peut être suivie par une bronchite ou une bronchopneumonie. .

  • Le HF : De couleur jaune pale, il s’accroche aux fines particules de cendres et polluent les lacs et les rivières. L’exposition à ce gaz peut produire des conjonctivites, des irritations du visage, des problèmes d’os et de dentition. En excès, il peut conduire à la mort quand sa concentration excède 225 ppm. Les animaux qui mangent de l’herbe en contenant sont empoisonnés et peuvent mourir par la destruction de leurs os. Ce gaz contribue également à la formation de pluies acides.

  • Le HCl : Il irrite les muqueuses des yeux et du système respiratoire. Des concentrations de plus de 35 ppm provoquent des irritations de la gorge après courte exposition et plus de 100 ppm des œdèmes pulmonaires. Il peut également provoquer des pluies acides.

  Les gaz tuent donc les hommes, la faune et parfois même la flore en les asphyxiant ou les empoisonnant. En se mélangeant avec la vapeur d'eau, ils forment une sorte de brouillard volcanique appelé vog ("volcanic smog").Cependant, la pire des conséquences est la formation de pluies acides qui polluent toutes les sources d'eau, détruisent la flore et empoisonnent d'innombrables victimes :

  Les pluies acides sont des précipitation contenant des goutelettes d'acide appelées aérosolos, formées par la dissolution de gaz toxiques dans les nuages.
  Ainsi, le SO₂ et le NO₂2 réagissent avec l'eau pour former de l'acide sulfurique et de l'acide nitrique. De même, le Hcl forme l'acide chlorhydrique. Nous avons réalisé des expériences mettant en évidence ces dissolutions. Une fois dissous, les acides parcourent des milliers de kilomètres avec les nuages et s'abbatent sur la flore, la faune et les installations humaines : la flore, affaiblie, résiste moins bien aux maladies et aux conditions extrêmes; les sols acidifiés empoisonnent les arbres, les affaiblissant ou les tuant; la faune est touchée car la base de la chaîne alimentaire est affectée; les poissons, par exemple, sont décimés car l'acidité des lacs empêche leur développement; les pluies acides dissolvent également la pierre des bâtiments humains; les hommes sont quant à eux touchés par des maladies liées à la contamination de l'eau potable.

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  Explication du phénomène de libération des gaz volcaniques
  
  
  
  Libération de gaz volcaniques par des fumerolles au Kilauea (Hawaï)
  
  
  
  Libération de souffre par une fumerolle
  
  
  
  Libération de gaz volcaniques par une fumerolle
  
  
  
  Vog : brouillard volcanique
  
  
  
  Nuage de gaz volcaniques
  
  
  
  Conséquences : arbres tués par le CO₂
  
  
  
  Conséquences : le gaz fait brûle les vêtements
  
  
  
  Conséquences : mamifères tués par le CO₂
  
  
  
  Conséquences : pollution de l'air par contact eau-lave
  
  
  
  Conséquences : pollution de l'air à Hawaï
  
  
  
  Conséquences : pollution de l'air par contact eau-lave
  
  
  
  Conséquences : forêt dévastée par des pluies acides
  
  

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  Les risques indirects :

  
  
  

• Les lahars

  Coulées de boue formées de cendres (sur les flancs du volcan) et d'eau (pluies torrentielles ou fonte des neiges). Ils peuvent entrâiner toutes sortes de débris (troncs d'arbres, tephras...) et engloutissent tout sur leur passage. Ils peuvent également se solidifier comme du béton et détruire des constructions. Voir notre simulation d'un lahar

  
  
  
  
  Explication de la formation d'un lahar
  
  
  
  Lahar à Cayambe (Equateur)
  
  
  
  Lahar au Mont Saint Helens
  
  
  
  Lahar au Nevado del Ruiz (Colombie)
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• Les séismes

  Conséquences indirectes ou phénomènes accompagnant les éruptions, les séismes sont extrêmement destructeurs. Les séismes découlant directement de l'activité volcanique sont appelés trémors. Ils peuvent principalement détruire les bâtiments et faire des victimes humaines, mais également provoquer des tsunamis.
  
  

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• Les tsunamis

  Ces énormes vagues, pouvant atteindre des hauteurs vertigineuses (plusieurs dizaines de mètres), déferlent à des vitesses incroyables (jusqu'à 1000 km/h), balayant tout sur leur passage, y compris les îles (détruisant, les habitations, les installations, la flore, la faune...). Ils sont principalement provoqués par des glissements de terrain ou des séismes. Les hommes meurent soit par noyade, en étant emprotés au large, en étant percutés par des débris flottants, d'épuisement ou de soif. Ils peuvent également mourir de maladies liées à la putréfaction des cadavres, à la contamination des souces d'eau potable, à cause de la péremption des aliments ou de famine. Ils peuvent avoir des répercussions à plusieurs milliers de kilomètres. Un risque très dangereux est la destruction d'une installation traitant des substances dangereuses, qui peuvent être deversées dans la mer.

  
  
  
  
  Explication de la formation d'un tsunami
  
  
  
  Un exemple de tsunami
  
  
  
  Le Tsunami de 2004 (vague en arrière-plan)
  
  
  
  Conséquences : bateau échoué après le tsunami du Tarvurvur (Papouasie)
  
  
  
  Conséquences : dévastations faites par un tsunami
  
  

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On peut donc maintenant en déduire les conséquences principales d'une éruption explosive :

• Conséquences négatives

• Destruction de la flore : par contamination, explosion, brûlure

• Destruction de la faune : par contamination, maladies, asphyxie, brûlure, noyade

• Destruction de l'homme : par contamination, maladies, asphyxie, brûlure, noyade, famine, ensevelissement

• Destruction des bâtiments et installations humains : par ensevelissement, déflagration, calcination, érosion... des ponts, routes, lignes électriques, centrales énergétiques, habitations...

• Destruction des récoltes, des pâturages

• Perturbation du traffic aérien et marîtime

• Crash économique : chômage, dégâts, destruction des récoltes, impossibilité de replanter

• Dérèglements climatiques : baisse des températures moyennes mondiales, augmentant des aléas naturels (innondations, tempêtes) et des extrêmes climatiques

• Perturbation des ondes hertziennes, de la communication

• Conséquences positives - bienfaits du volcanisme : Si des centaines de millions de personnes vivent près des volcans, ce n'est pas par hasard :

• Les volcans sont à l'origine de la vie car ils ont libéré d'énormes quantités d'eau, d'azote et de dioxyde de carbonne, contribuant à la formation des océans, et donc à l'apparition de la vie

• Attraction touristique par le spectacle grandiose et les activités originales (ex: baignades en eaux thermales)

• Energie géothermale fournie par la châleur du volcan

• Grande fertilité des sols grâce aux phosphates, sels de potassium ou les éléments minéraux nutritifs venant de la décomposition des pyroclastites : très bonnes récoltes à part juste après les éruptions. 300 millions de personnes dans le monde vivent grâce au volcanisme

• De nombreux métaux rares et utiles sortent du cratère : zinc, fer, cuivre, plom, étain, aluminium, uranium, argent et or

• Sources de santé, les eaux thermales des régions volcaniques sont très efficaces pour soigner certaines maladies, notamment l'asthme et les maladies cutanées

• Les roches volcaniques sont très utilisées pour tous usages chez l'Homme, de la construction au dentifrice en pasasnt par les alumettes ou les pneus

• Les volcans produisent des nouvelles terres, notamment les îles volcaniques comme Tahiti ou la Réunion

• Les volcans ont toujours fourni des habitations à l'Homme, des abris préhistoriques aux villes d'Auvergne en lave noire et grise

• Ils fournissent une exceptionnelle biodiversité comme aux Galapagos

Habitation troglodyte en Turquie : utilisation du volcanisme pour le logement



Cathédrale en lave en Auvergne : utilisation du volcanisme pour le logement



Récolte de minerais en Indonésie



Station géothermale



Utilisation des eaux thermales

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  Conséquences indirectes - l'effet papillon : même si cela peut paraître difficile à croire, de nombreuses théries avancent que des éruptions historiques ont eu des effets considérables sur l'Histoire et le Monde. Outre le Tambora ou le Krakatoa, on peut penser au Laki, le "volcan de la Révolution" :

  • Les hivers nulcéaires, mini-périodes glaciaires mondiales provoquées par des expulsions colossales de cendres dans l'atmosphère

  • Les conséquences historiques : outre l'exceptionnel schéma d'hypothèses lié à l'éruption du Krakatoa en 535 (voir plus haut), on peut mentionner l'histoire du Laki : dans une éruption colossale en 1783/1784, ce volcan islandais émit des quantités énormes de poussières dans l'atmosphère, provoquant des mauvaises récoltes en France dans les années suivantes, à la source du mouvement révolutionnaire qui conduira à la Révolution Française (1789)

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3 - Le Vésuve, possibles conséquences d'une éruption

Ayant étudié tous les aspects d'une éruption explosive et de ces conséquences, nous pouvons maintenant appliquer nos résultats en se projetant dans le futur, au moment d'une éruption catastrophique d'un géant endormi.

Ultra-célèbre pour son éruption de 79 ensevelissant les villes romaines de Pompei et Herculanum, le Vésuve ne présente pas dans l'opinion publique de danger pour les Hommes vivant à proximité, car supposé éteint. Ces personnes sont très nombreuses grâce aux avantages et bienfaits que procurent le géant endormi et pourtant, sans le savoir, elles courrent un danger sans précédent dans l'Histoire de l'Europe Moderne.

Pourquoi vivre près du Vésuve ?

Près de trois million de personnes vivent à proximité du Vésuve, particulèrement dans la ville de Naples, mais aussi dans 17 autres communes, et les densités sont énormes : 10.418 h/km² à Naples, et jusqu'à 13.332 (plus que Hong-Kong) à Portici, à quelques centaines de mètres du cratère. La fertilité du sol volcanique est l’argument le plus souvent retenu pour expliquer la permanence des installations humaines sur des pentes si menacées. En effet, ses sols sont extrêmement fertiles (principalement grâce aux dépôts de cendres) et attirent depuis longtemps les populations. Le Vésuve a le mérite de retenir les nuages et, même par beau temps, son sommet est entouré, voire caché, par une couronne qui remplace le panache de fumée d’autrefois. Il arrête donc les pluies qui détrempent un sol saupoudré d’engrais naturels (potassium, calcium, phosphore, magnésium etc…) déposés par les éruptions précédentes. Productions de qualité (principalement dans le domaine de la viticulture et de l'horticulture) et productivité élevée ont également contribuées à l'attraction des populations sur les pentes du Vésuve. Par ailleurs, la proximité de la mer explique aussi le grand peuplement de la région volcanique. Ces eaux, enrichies par lessivage des sols, regorgent de poissons même si, aujourd’hui, la baie ne fournit que 80.000 quintaux de poissons par an sur les 2 500 000 pêchés le long des côtes de la péninsule.
D’autres raisons peuvent être cependant retenues pour expliquer cette si forte densité aux alentours du Vésuve. Tout d’abord, la région de Naples était en carrefour du commerce maritime, qui mettait en avant les qualités économiques du site et de sa situation géographique. La région napolitaine était par ailleurs un grand lieu touristique. Cependant, aujourd’hui, cette baie apparaît comme beaucoup trop urbanisée et ne semble plus assez exotique (seules Pompéi et Herculanum restent touristiques).
En bref, beauté du site, fertilité du sol volcanique, bonne exposition des pentes, position méridionale du golfe et situation du port sont les principaux éléments à retenir pour expliquer l'exceptionnel regroupement humain sur les pentes du géant.

Quels sont les risques encourus ?

Vivre au pied du Vésuve, c’est risquer d’être victime de l’une des si nombreuses éruptions volcaniques qui secouent la région depuis des siècles. La plus célèbre eut lieu en 79, elle a été suivie par de nombreuses autres explosions. Morts, blessés et sinistrés se dénombrèrent par centaines. La manifestation de 1944 fut discrète et seules cendres et fumerolles alarmèrent la population. Depuis, la terrible montagne ne fume plus, mais il n’en demeure pas moins que toute la partie sud-est de l’agglomération est menacée et que la surveillance du volcan ne peut se relâcher. En réalité, aucun point des environs de Naples n’échappe aux risques naturels (52% des habitants du grand Naples résident dans des zones classées dangereuses) car, outre la menace exercée par ces phénomènes nettement localisés, toute la région est soumise à des mouvements telluriques de grande amplitude.
Les habitants d'aujourd'hui encourent donc un réel péril induit principalement les risques directs d'un éruption explosive, exposés plus haut.
Les pluies de cendres et de ponces peuvent durer plusieurs heures et s’accumuler sur plusieurs dizaines de centimètres, voir plusieurs mètres (comme à Pompéi lors de l’éruption de 79). A forte concentration dans l'air, elles peuvent être mortelles pour l'Homme et la faune, destructrices pour les bâtiments, les installations humaines et les activités agricoles dans une zone plus vaste encore que la zone de vigilance. Par ailleurs, la puissance de l'éruption en question risquant d'être colossale, des quantités exceptionnelles de tephras légers pourraient être expulsés du Vésuve, formant des nuages volcaniques refroidissant le climat européen et même mondial de façon catastrophique pendant plusieurs années.
Les nuées ardentes sont rapides, et donc brèves, mais puissantes, et détruisent tout sur leur passage : elles pourraient dévaster en quelques minutes la ville de Naples et ses environs.
Les coulées de lave, quasi-inexistantes à cause de l'explosivité du volcan, ne présentent quant à elles qu’un danger réduit pour l’homme. Effectivement, les vitesses d’avancement demeurent limitées à quelques centaines de mètres ou quelques kilomètres à l’heure.
Les coulées torrentielles de boue (lahars), où les cendres volcaniques se mélangent à l’eau, engendrent des coulées rapides et denses. Les personnes présentes risquent l’écrasement et une infection rapide de leurs blessures. Ces lahars peuvent contaminer les sources d'eau potable, ou encore détruire des installations chimiques dangereuses, provoquant des épidémies décimant la population ayant survécu.
Sous l’effet d’une explosion paroxymale, des pans entiers du Vésuve peuvent être déstabilisés et provoquer des glissements de terrain. En effet, l’édifice volcanique « gonfle » sous l’effet d’une montée de magma profond. Cette « inflation » souvent dissymétrique peut provoquer un écroulement de tout un flan de la montagne sous la forme d’une « avalanche » pyroclastique
Les émanations gazeuses dont les effets sont localisés au voisinage de fissures ou fumerolles, avec des possibilités d’accumulation mortelles dans des grottes (comme la grotte du Chien près de Naples) ou des souterrains. Des milliers de personnes peuvent ainsi mourir directement d'asphyxie. Par ailleurs, les émanations de gaz risquant d'être très forte, ils pourriaent s'abbatre des pluies acides partout en Europe, et notamment en France à cause des vents dominants se dirigeant vers le Nord Malgré le repos de ce volcan depuis 1944, des risques immédiats ne peuvent pas être négligés.
Un énorme tsunami pourrait également être extrêmement destructeur. Si des quantités suffisantes de matériaux sont déversées dans la mer à proximité, un raz-de-marée pourrait en effet se déclarer, balayant tout d'abbord les Îles Eoliennes, puis les côtes Siciliennes, et peut être même la côte Méditerranéenne européenne ou africaine.
Malgré le repos de ce volcan depuis 1944, des risques immédiats sur la population ne peuvent pas être négligés.
Cependant, les hommes ne sont pas les seuls à être concernés par ces risques : l’environnement et la faune peut être également dramatiquement affectés.

Comment sera la prochaine éruption ?

Le plan d'urgence en cas d'éruption prévoit une prochaine éruption similaire à celle de 1634, de VEI 4. Cette éruption, à en croire les experts, seraient proches, car ils ont pu détecter une importante poche de magma à seulement 15km de profondeur. Dans le scénario prévu de cette éruption, les flancs du volcan, s'étendant jusqu'à 7km du cratère, exploseraient en nuées ardentes atteignant la base du volcan en quelques secondes, dévastant directement la "zone rouge" et ses 600.000 habitants. Le reste de la région serait recouverte par les retombées de tephras, notamment les communes du Sud et de Est, à cause des vents dominants. L'accumulation de tephras atteindrait les 100 kg/m², et pourrait faire s'effondrer tous les bâtiments sous leur poids. Les régions spécifiques atteintes par le nuage de cendres dépendront des circonstances.

Pourquoi une éruption bientôt ?

Le magma stocké depuis des décennies dans la chambre magmatique a déjà commencé car certains composants du magma à T°_eb plus hautes (comme l'olivine) ont commencé à crystalliser. Ceci a provoqué une augmentation de la concentration du magma en gaz dissous (principalement de la vapeur d'eau et du CO₂), ce qui augmentera l'explosivité de la future éruption. A l'approche du cratère (étape pas encore terminée pour le Vésuve), à cause de la dépressurisation causée par le changement de densité des roches environnantes, les gaz vont commencer à sortir du magma, qui vont aider l'explosion du dôme et l'éruption explosive. Par ailleurs, la suppression des gaz à T°_eb plus faibles augmentera la concentration en composants felsiques comme le Silice, augmentant la viscosité du magma et donc l'explosivité de l'éruption.
Ces phénomènes se déroulent par cycles, c'est pourquoi les éruptions sont à peu près régulières : le prochain cycle devrait se terminer bientôt...

Comment faire face à une telle éruption ?

Un plan d’urgence a été élaboré en cas d’éruption, prévoyant l’évacuation de près d’un million de personnes. Cependant, il est très difficile d’évacuer autant d’habitants (qui plus est potentiellement paniqués), surtout dans des zones de densités extrêmes comme à Portici. L’évacuation se ferait par voie routière et maritime, en 72h, ce qui paraît quelque peu impossible à réaliser. Les personnes évacuées seraient ensuite redirigées vers des refuges jugés sûrs, puis relogés dans des communes jumelles, peut être pendant plusieurs années.
Cependant, un grand dilemme se présentera aux autorités de sécurité italiennes au moment de l’éruption : faut-il évacuer même si c’est une fausse alerte ? Une précédente alerte dans la région, en 1984, avait provoqué l’évacuation de 40.000 personnes, mais aucune éruption ne s’était produite
Ce plan paraissant difficile à appliquer, les autorités tentent de réduire les densités de population dans la « zone rouge », en proposant des primes de 30.000€ aux émigrants. Cependant, depuis plusieurs années s’effectue une spéculation immobilière sauvage sur les flancs du volcan, même dans la zone supérieure classée parc national, la plupart du temps orchestrée par la mafia napolitaine, ce qui ne simplifie pas la situation, même si les autorités organisent parfois des destructions en masse de bâtiments construits illégalement dans cette zone.
L’activité du Vésuve est surveillée par l’ « Osservatorio Vesuvio » à Naples avec des stations sismiques et gravimétriques (GPS+Satellite pour mesurer le mouvement des sols) et des prélèvements de gaz pour analyse. Tout cela a pour but de prévoir la progression du magma et d’éviter la catastrophe.

Le Vésuve endormi sous Naples



Une éruption sub-plinienne du Vésuve en 1822



Une éruption vue de Portici, peinte par Joseph Wright



Une éruption peinte par IC. Dahle en 1826



Reconstitution de l'éruption du Vésuve sur Pompei