MoPaV

Modélisation des Panaches Volcaniques du Piton de la Fournaise, laboratoire d'étude des processus volcaniques

 

Porteur : Pierre TULET (UMR8105 LACy)

Financement : CNRS /  LEFE-CHAT

Laboratoires participants : Laboratoire d'Aérologie (UMR5560 LA), Sciences Pour l'Environnement (UMR6134 SPE) 

Période du programme :

 

Intérêt scientifique et état de l'art


Les volcans représentent une des plus importantes sources de polluants atmosphériques, à la fois pendant et entre les périodes éruptives (Oppenheimer et al., 2003). Une compréhension fine des propriétés physico-chimiques des panaches volcaniques, comme leurs impacts radiatifs, est une branche essentielle des sciences atmosphériques. Les éruptions explosives d'El Chichon (Mexico) en 1982 (Pollack et al., 1983) et du Mt Pinatubo en 1991 (McCormick et al., 1995, Robock et al., 2002) ont mis en évidence un refroidissement global terrestre du fait de l'injection dans la stratosphère de grandes quantités de poussières volcaniques. Ils ont aussi contribué à une meilleure compréhension de la composition et de l'évolution des panaches volcaniques et de leurs impacts sur le climat (Solomon et al., 1999, Robock et al., 2000).

En revanche, les impacts atmosphériques, sanitaires et environnementaux des panaches volcaniques dans la troposphère par les éruptions plus petites, d'origine magmatique ou issu du dégazage hydrothermal sont mal connus alors que ces rejets émettent annuellement plus de polluants que les éruptions explosives beaucoup plus rares (Mather et al., 2003).

Les aérosols volcaniques troposphériques jouent un rôle important dans le bilan radiatif, directement par diffusion ou absorption du rayonnement solaire, ou indirectement en modifiant la formation et les propriétés radiatives des nuages (Hobbs et al., 1982, Albrecht et al., 1989, Kaufman et al., 2002). Les rejets volcaniques dans la basse et la moyenne troposphère affectent aussi les écosystèmes terrestres et la santé humaine que ce soit à l'échelle locale ou régionale (Baxter et al., 1982, Mannino et al., 1996, Allen et al., 2000, Delmelle et al., 2002, Grattan et al., 2003).

Par ailleurs la crise récente dans le domaine du transport aérien générée par l'éruption en Mai 2010 du volcan Islandais Eyjafjoll (Seifert et al., 2010) a montré que les éruptions volcaniques pouvaient causer des perturbations graves avec de sérieuses implications économiques (perte estimée à 40 milliards d'euros). Cet épisode a aussi démontré la nécessité de mettre en place de systèmes de surveillance et de prévision des panaches volcaniques aptes à prédire les concentrations de poussières volcaniques, leur distribution en taille ainsi que leurs caractéristiques physico-chimique (granulométrie, composition).

Dans ce contexte, le volcan du Piton de la Fournaise, situé au sud-est de l'île de La Réunion, fait partie des volcans les plus actifs au monde, avec le Kilauea, le Stromboli ou l'Etna. Depuis 1998, une ou plusieurs éruptions se produisent chaque année avec un dégazage notable de dioxyde de soufre (SO2) (Staudacher et al., 2009, Bhugwant et al., 2009).

Des éruptions sommitales associées à des émissions de cendres et projections de blocs sont plus rares et ont été documentées au cours des deux derniers siècles (1761, 1776, 1802, 1791, 1860, 1961). L'éruption majeure d'avril 2007 (Staudacher et al., 2009) a libéré dans l'atmosphère une grande quantité de SO2 (Tulet and Villeneuve, 2011), de cendres volcaniques et de particules d'aérosol non identifiées. Les personnes vivant dans le village du Tremblet, près du volcan, ont vu s'abattre de grandes quantités de cendres et lapilli, et ont respiré du gaz sulfuré et des vapeurs acides en concentration importante. Plusieurs jours après la période paroxysmale de l'éruption, le camion mobile de l'Observatoire Réunionnais de l'Air (ORA) a pu mesurer plus de 2500 µg m-3 de SO2 au Tremblet. Une étude de modélisation menée au LACy estime à quelques dizaines de milliers de µg m-3 les concentrations de SO2 dans toute la région du volcan. La végétation a été totalement détruite sur des dizaines de km2 par les dépôts acides et par les coulées de lave. Pendant la période éruptive, l'ORA a mesuré dans les villes du Sud et du Sud-Ouest de l'île de La Réunion des concentrations de SO2 supérieures à 600 µg m-3 comme à Saint-Pierre (68900 habitants), Saint-Louis (43500 habitants) et Saint-Paul (87700 habitants) et des filaments de roches volcaniques (cheveux de Pélé), ont été observés sur l'ensemble de l'île, témoignant de l'extension géographique de la pollution volcanique.

Dans la continuité de l'éruption de 2007, le Pîton de la Fournaise a vu un renforcement considérable de son équipement d'observation (projet ANR UNDERVOLC) notamment pour l'étude des processus de mouvement magmatiques et de réactions hydrothermales qui provoquent les réactions explosives des éruptions volcaniques. Les circulations internes des fluides volcaniques responsables de l'intensité des éruptions sont particulièrement suivis par les laboratoires de volcanologie partenaires du projet (Géosciences de l'Environnement et OVPF). Avec les réseaux de sismographes, et de GPS, l'équipement opérationnel de surveillance du Piton de la Fournaise seront intégrés au projet notamment comme marqueurs de l'intensité et des caractéristiques des éruptions (Figure 2).

Figure 1 : Photos prises du Piton de Neiges le 7 Avril 2007 qui montrent à la fois les nuages cumuliformes produits par l'entrée de la lave dans l'océan, le panache de gaz (S, C, H) et cendres issu du dégazage magmatique et le panache d'aérosols formé par l'effondrement du cratère.

 

Figure 2 : Cartographie en polarisation spontanée du cône et de la zone sommitale du Piton de la Fournaise. Les anomalies positives représentent les zones de circulation préférentielle des fluides hydrothermaux.

 

L'objectif de ce projet est de modéliser les processus éruptifs de surface, les rejets chimiques et thermodynamiques associés et le vieillissement physico-chimiques des panaches volcaniques.

A terme, l'idée est de proposer des paramétrisations adaptées aux panaches volcaniques pour représenter la convection (injection verticale des polluants volcaniques), et les divers processus de transformation et de dépôts des polluants gazeux et aérosols constituants les panaches. Une deuxième volet, plus local, concerne la mise en place d'études numériques permettant d'établir les paramètres clefs à identifier pour la mise en place d'un système d'alerte sanitaire liée aux éruptions volcaniques.

La réalisation de ce projet nécessite en priorité des avancées sur la modélisation de l'écoulement de la lave en surface, la caractérisation des émissions de gaz et d'aérosols par la cheminée du volcan, et la dynamique des panaches volcaniques (injection et écoulement orographique).

Ce projet s'inscrit dans un contexte multidisciplinaire plus large d'étude des risques volcaniques soutenu par l'OSU Réunion visant à faire du Piton de la Fournaise un laboratoire d'étude pour comprendre les mécanismes éruptifs, quantifier les rejets gazeux et la formation et le vieillissement des panaches volcaniques. Ainsi l'Observatoire Volcanologique du Pîton de la Fournaise s'est équipé récemment de systèmes DOAS, de station de mesures multi-gaz, et de camera UV (Figure 3) capables d'estimer les émissions gazeuses et les hauteurs d'injection dans l'atmosphère.

Dans ce contexte porteur, le projet s'appuie sur l'expertise des volcanologues de l'Observatoire du Piton de la Fournaise (OVPF, IPGP) et du laboratoire Géosciences de l'Environnement (IPGP, Université de La Réunion), des chimistes et dynamiciens du LACy l'Observatoire du Piton de la Fournaise (OVPF, IPGP), du laboratoire Géosciences de l'Environnement (IPGP, Université de La Réunion) du LA (Université Paul Sabatier, CNRS) et des mécaniciens des fluides du SPE (Université de Corse, CNRS).

Plus particulièrement, la présente demande concerne le volet modélisation du projet interdisciplinaire dont le périmètre d'étude de la modélisation concerne la représentation numérique (i) de l'écoulement de la lave, (ii) la convection générée par les éruptions et la hauteur d'injection des panaches et (iii) leur évolution physico-chimique et la formation des précipitations acides.

 


Figure 3 :
Reconstitution par camera UV de la concentration intégrée horizontale en dioxyde de soufre (Nadeau et Dalton, 2009).

 

 

 

 

 

Figure 4 : Simulations test MesoNH à 500 m de résolution issues du stage de M2 de J. Durand. (a) Coupe verticale de SO2 au-dessus de l'éruption. 30000 µg m3 sont simulés au-dessus de la bouche éruptive. La convection forcée par les flux de chaleurs transporte l'essentiel de la pollution vers la troposphère libre (15000 µg m3 à 2000 m). (b) Différence de concentration en SO2 entre une simulation avec une paramétrisation en-ligne des flux de chaleur émis par la lave et une simulation sans flux de chaleur. L'absence de flux de chaleur associé à la lave limite la ventilation du panache et induit des concentrations de surface dépassant les 20000 µg/m3 dans la région du volcan et 5000 µg/m3 dans le sud de l'île.

 

 

 

Objectifs scientifiques


Il s'agit dans un premier temps de développer un savoir-faire en modélisation numérique sur un ensemble de processus allant de l’expansion en surface de la lave au développement convectif des panaches volcaniques dans l’atmosphère et à leur évolution physico-chimique. Il s’agit aussi d’affiner la compréhension de certains de ces processus. Mais l'objectif in fine du projet est d'identifier les paramétrisations clés les plus importantes à introduire dans les modèles opérationnels chargés du suivi des éruptions volcaniques et de la prévision des alertes. Ces objectifs se déclinent sur trois types de processus.

  •  Simulation de l'écoulement surfacique de la lave et des flux de chaleur associés


La lave, relativement fluide, s'épanche sous l'effet de la gravité sur le flanc de l'édifice volcanique. Le comportement de la coulée de lave dépend de la fluidité du magma. Les coulées très fluides s'écoulent à grande vitesse (jusqu'à plusieurs dizaines de km/h) ; puis cette vitesse diminue avec la température de la lave et la pente du volcan. Le comportement physique de la coulée (évolution rhéologique) peut être appréhendé par le biais de la mécanique des fluides à seuil (ou de Bigham). Cependant le fait que la coulée de lave renferme des éléments solides (minéraux déjà cristallisés ou blocs transportés) complique sa modélisation. L'approche proposée ici est simplifiée et se base sur l'hypothèse d'une similitude entre le comportement de la lave et celui d'un incendie de forêt. Sans représenter le détail de l'évolution rhéologique de la lave l’approche devra permettre de représenter la cinématique de son évolution en fonction d'un nombre limité de paramètres (viscosité, pente du volcan) à la résolution considérée, ici l'échelle hectométrique.

L'approche choisie repose sur le couplage entre le modèle Méso-NH et le modèle de propagation des incendies ForeFire (Filippi et al., 2009) et devra être adapté pour intégrer de façon empirique la dynamique de la coulée de lave, en prenant en compte sa densité, température, viscosité et la nature et topographie du terrain. L'objectif est de représenter au mieux la progression de la coulée et son extension spatiale. Cette étape est critique pour permettre une représentation réaliste des flux de chaleur sensible et latente à la résolution considérée.

Une étude récente réalisée par le LACy a mis en évidence l'importance d'une bonne restitution des échanges de chaleurs au-dessus des laves et des bouches éruptives, qui permettent de forcer la convection et de limiter les concentrations de SO2 en surface (Figure 4). Les simulations tests montrent que l'essentiel de la masse en soufre émise est transportée verticalement par la convection. Sans paramétrisation des émissions de chaleur par la lave, les concentrations simulées en surface, au dessus de la coulée sont 50 fois supérieures à celles observées par le réseau de stations de l'Observatoire Réunionnais de l'Air (ORA).

 

  • Modélisation de la convection volcanique et des hauteurs d'injection


Ce deuxième volet concerne l'approche multi-échelle et vise à associer la modélisation à haute résolution et l'approche paramétrée de couche limite convective pour représenter les panaches volcanique dans les modèles de chimie-transport. Dans les modèles à faible résolution, de nouveaux développements ont été réalisés récemment qui permettent de mieux prendre en compte les ascendances convectives sous-maille induites par les volcans. C'est le cas des paramétrisations de Rio et al. (2008) dans le modèle LMDz et de Pergaud et al. (2009) dans Méso-NH. Ces paramétrisations visent à suppléer les schémas classiques de turbulence locale par des schémas de thermiques nuageux qui combinent un schéma diffusif (turbulence) et une approche en flux de masse. Initialement étudiés pour mieux représenter la convection nuageuse peu profonde dans les modèles, ces schémas sont naturellement adaptés pour la représentation de la convection induite par les volcans.

Les hauteurs d'injection des panaches volcaniques dépendent du forçage par les flux de chaleur au niveau de la cheminée du volcan et de l'écoulement de la lave mais aussi de l’entraînement de l'air environnant et de la météorologie locale. Herzog and Graf (2010) montrent que le niveau de flottabilité neutre ne dépend pas linéairement de la taille de la source et concluent sur la nécessité de simulations 2D ou 3D pour capturer la dynamique et la multiplicité des thermiques associées au volcan et reproduire correctement les hauteurs d'injection. D'après Woods (1993) la hauteur d'injection est contrôlée principalement par la quantité de vapeur d'eau entraînée qui se condensent (libération de chaleur latente) plutôt que par le flux de masse au niveau de la cheminée pour les colonnes volcaniques. Dans une atmosphère humide, le panache volcanique s'élèvera plusieurs kilomètres plus haut que dans une atmosphère sèche pour une puissance d'éruption égale.

A mésoéchelle, les cheminées de volcans, les coulées de lave et les forçages de flux de chaleur et de vapeur d'eau associés sont des processus sous-maille. L'approche proposée ici est de modifier la paramétrisation des thermiques, dite EDMF (Eddy Diffusivity Mass Flux), actuellement disponible dans le modèle Méso-NH pour l'adapter à une source de gaz volcanique chaud couvrant une surface contrainte.

Le deuxième point concerne la recherche de proxy « observables » qui permettent d'estimer les paramètres clefs de l'intensité de l'éruption. Dans ce cadre, la large gamme d'observations de l'OVPF sur le Pîton de la Fournaise, permettront d'étudier les bons paramètres d'entrée au schéma de convection (sismicité, réseau GPS, capteurs chimiques, température des gaz volcaniques, etc.). Ce dernier point fait l'objet d'une collaboration entre le LA, le LACy, l'OVPF et entre plusieurs laboratoires de la Fédération de recherche OMNCG de l'Université de la Réunion.

 

  • Modélisation de l'évolution physico-chimique des panaches volcaniques


La modélisation des panaches volcaniques en particulier, est complexe du fait de sa nature hétérogène associant gaz atmosphériques, aérosols et eau nuageuse. C'est d'ailleurs dans ce contexte particulier que Mather et al. (2003) ont bien insisté sur l'importance de la réactivité chimiques dans les panaches volcaniques. La maîtrise des interactions en leur sein dépassent d'ailleurs largement le cadre strict de la volcanologie puisque l'essentiel de l'effort de recherche actuel en chimie atmosphérique se porte sur la phase hétérogène en milieu aqueux, plus complexe, mettant en jeu des triples interactions gaz-aérosols, gaz-nuages et aérosols-nuages.

Pour la pollution volcanique, maîtriser le cycle de vie du soufre et son oxydation multi-phasique est essentielle pour caractériser ses transformations chimiques, ses dépôts, la granulométrie des aérosols produits et la formation des pluies acides.


Les questions de recherches associées au projet sont reliées au devenir du soufre émis par les éruptions en région marine. Selon l'environnement atmosphérique, le SO2 pourra soit se solubiliser dans les gouttes d'eau, soit être oxydé en phase gazeuse pour former de l'acide sulfurique. Dans ce dernier cas, l'acide sulfurique instable en phase gazeuse aura trois voies possibles. En présence d'eau liquide, il sera majoritairement dissous dans les gouttes. S’il est en contact avec d'autres aérosols (cendres, aérosols marins), il se condensera sur ces aérosols. Dans le cas inverse, il nucléera en petites particules (mode de nucléation) puis grossira par coagulation jusqu'au mode d'accumulation (particules fines).

L'enjeu est donc d'appréhender l'ensemble de ces processus car les impacts environnementaux résultants sont fortement variables. La dissolution de soufre en phase aqueuse conduit aux précipitations acides. La condensation d'acide sur des cendres et aérosols marins développe préférentiellement le mode super-micronique (mode grossier) et les aérosols résultants sédimentent plus rapidement.

Notons que les propriétés dimensionnelles et la nature chimique des aérosols issus des panaches volcaniques forment les paramètres clefs qu'il convient d'intégrer dans les modèles de sécurité aérienne pour le bon fonctionnement des moteurs.

En terme de qualité de l'air, les aérosols du mode grossier ne pénètrent pas dans les poumons. En revanche la formation de particules fines provoque des problèmes respiratoires et selon leur composition chimique, ces particules peuvent être potentiellement cancérigène comme les HAP (composés halogénés aromatiques polycycliques ).

Une autre question concerne les rejets, l'écoulement de la lave va engendrer la combustion de végétaux et peut déclencher, selon l'état hydrique des surfaces, des incendies. Suivant l’étendue des zones impactées (forêts, broussailles) ces feux de biomasses sont des émetteurs considérables de gaz et de carbone suie. Certains de ces gaz de combustion (COV) sont potentiellement nocifs et interagissent avec les aérosols pour former des aérosols organiques secondaires dont certains HAP.

Le système chimique associé aux panaches volcaniques est donc multi-phasique mettant en jeu différents processus en compétition, souvent mal connus en milieu fortement polluée comme dans un panache volcanique. L'analyse des principaux processus de vieillissement de la masse d'air volcanique et des modes de déposition ne peuvent être estimées quantitativement que par la modélisation et en s’appuyant sur l’observation in-situ.

L'objet de ce programme de recherche sera d'évaluer et de quantifier l'ensemble de ces processus sur différentes éruptions, des plus importantes comme celle d'avril 2007 aux plus modestes comme par exemple octobre 2011.

 

 

Méthodologie - Plan de recherche


La description complète d'un système de panache volcanique, mettant en jeu différents processus dynamiques, thermodynamiques et de chimie multi-phasique, ne peut se faire que par une approche conjointe modélisation-observation.


Modélisation numérique

Elle sera basée sur un système couplant :

  • un modèle atmosphérique de méso-échelle (MesoNH, Lafore et al., 1998) intégrant des adaptations pour la modélisation dynamique d’un panache volcanique, un module de chimie incluant la phase aqueuse (Leriche et al., 2012) et un schéma d'aérosol (ORILAM, Tulet et al., 2005, Tulet et al., 2006)

  • un modèle d'écoulement de la lave et de propagation des feux (FOREFIRE, Filippi et al., 2009), qui sera adapté pour représenter les flux thermodynamiques et de polluants volcaniques.

ORILAM permet le calcul de la chimie et de la granulométrie de tous type d'aérosols (naturels ou anthropiques). Des études menées actuellement au Laboratoire d'Aérologie visent à coupler ORILAM avec le module de chimie en phase aqueuse disponible dans le modèle (ANR CUMULUS). Le présent projet visera à adapter ces paramétrisations aux polluants volcaniques (soufre, chlore, fluor,...) pour modéliser la formation des précipitations acides.

Le modèle de propagation de feux FOREFIRE devra être adapté pour intégrer l'écoulement gravitaire des laves. Il présente l'intérêt de permettre la modélisation et la simulation de la dynamique de l'écoulement des laves et leurs émissions gazeuses, de chaleur et d'humidité (Figure 4). Ce couplage permet en outre de s'affranchir ainsi des limitations de résolution nécessaires à la simulation de tels évènements avec des temps de calculs raisonnables.

Il s'agira de poursuivre cette adaptation notamment pour produire des incendies et les rejets chimiques et énergétiques résultants lorsque la lave entre en contact avec la végétation.

En parallèle, des simulations de référence à l'échelle résolue (100m) permettront de représenter explicitement la convection générée par l'éruption. À partir de ces simulations, des schéma de convection (type EDKF, Pergaud et al., 2009) seront adaptés aux processus éruptifs avec une recherche de proxy « observables » permettant d'estimer l'intensité des rejets thermodynamiques. Ces proxy seront déterminés à partir de l'équipement d'observation déployés par l'OVPF sur le Piton de la Fournaise (réseaux sismographes, GPS, . Des simulations à l'échelle kilométrique intégrant ces développements seront évalués sur différentes situations éruptives et comparées avec les observations disponibles.

 

Observation


En terme d'observation, les données de l'ORA seront utilisées pour caractériser le SO2 et les masses de particules (PM2.5) observés sur l'île. Des observations d'aérosols issues de profil LIDAR et de mesures in-situ granulométriques et chimiques viendront compléter ce dispositif d'observation in-situ en cas de nouvelles éruptions (OPAR).

Des tomographies 3D par le réseau de GPS de l'OVPF permettront de donner une distribution de la vapeur d'eau dans la basse troposphère au-dessus du volcan (LACy).

La quantification du dégazage sera réalisée par l'OVPF serviront d'entrée au modèle et seront complétée à grande échelle par les observations satellites AURA, MODIS et CALIPSO (Géosciences de l'Environnement). Les images visibles et RADAR acquises par l'antenne SEAS-OI serviront pour évaluer la représentativité des panaches de pollution simulés.

Des projets plus ambitieux (mesures par drones) intégrant le CNRM/GAME sont à l'étude et feront certainement l'objet de demande soutien auprès de l'ANR.

 

 

Figure 4 : Premiers essai de couplage Meso-NH/FOReFIRE-Lava pour les panaches volcaniques: Vue 3D du panache de soufre sur l'île de La Réunion après 4h de simulation.

Calendrier de réalisation - Livrables


Année 1

  • Développement de FOReFIRE-Lava : Couplage MesoNH – FOReFIRE- adapté à la propagation de la lave et des rejets thermodynamiques et chimiques associés

  • Modélisation haute résolution (100m) de l'éruption d'avril 2007 (LACy,SPE)

  • Paramétrisation de la hauteur d'injection des panaches volcaniques (LA, LACy), simulations de références à très haute résolution (100m). Adaptation du schéma EDKF aux panaches volcaniques

 Année 2

  • Etude de la formation hétérogène des particules fines et formation des précipitations acides

  • Injection profonde des panaches volcaniques en fonction des caractéristiques de l'éruption (proxy) et des conditions météorologiques sur les cas 2007 et 2010 (Modélisation mésoéchelle paramétrée et résolue) (LA, LACy)

  • Comparaison de la composition chimique sous le vent des panaches volcaniques pour les cas réels entre les approches paramétrées et résolues (LA, LACy)

  • Comparaison avec les données satellite (SO2) et du réseau de qualité de l'air (ORA) (LACy, LA)

 Année 3

  • Modélisation de plusieurs éruptions volcaniques intégrant les paramétrisations de la convection et de la chimie hétérogènes

  • Estimation de la qualité des simulations, optimisation du coût numérique.

  • Choix des paramétrisations critiques pour les modèles numériques régionaux d'aide à la décision

Résultats attendus

 

La première retombée attendue concerne le développement d'une paramétrisation de l'injection profonde des émissions qui pourrait alimenter les modèles opérationnels en cas de crise volcanique.

La deuxième retombée est d'estimer les voies dominantes dans les transformations gaz-aérosols-eau nuageuse qu'il convient d'introduire dans les modèles opérationnels pour estimer les évolutions dimensionnelle et granulométriques des aérosols et leurs pertes notamment par lessivage.

On a pu constater que la mauvaise estimation de ces deux éléments constituait la principale cause d'incertitude dans la modélisation du panache lors de l'éruption du volcan Islandais Eyjafjoll en mai 2010. Malgré le coût économique et la pression politique, il y a eu que très peu d'avancée significative dans ce domaine depuis 2 ans.

En terme de pollution, les résultats attendus seront de mieux connaître l'impact de l'aléa lié aux rejets de gaz volcaniques sur les écosystèmes et les populations, ainsi que de progresser vers une capacité de prévision de cet aléa sur alerte volcanique.

Les résultats de ces travaux seront valorisés à trois niveaux : (i) auprès des décideurs de l'île de La Réunion notamment dans le cadre des réunions du Comité Risque Réunion et de l’Observatoire Régional des Risques ; (ii) lors de congrès internationaux et (iii) au travers de la rédaction de publications internationales.

L'ensemble des paramétrisations seront ouvertes à la communauté nationale et internationale. Ils seront intégrés dans une version officielle de MesoNH, modèle communautaire labellisé par l'INSU.


Participants au projet MoPaV

 

LACy - UMR 8105 (Université de La Réunion, CNRS, Météo-France)

  • P. Tulet (40% sur 3 ans), CR1 CNRS : Porteur du projet, modélisation physico-chimique
  • J. Durand (100% sur 3 ans), Doctorant, Couplage MesoNH-FOReFIRE, simulations couplées

 LA - UMR 5560 (Université Paul Sabatier, CNRS)

  • F. Gheusi (30% sur 3 ans), Phys. Adj. CNAP : Modélisation LES, paramétrisation de l'injection volcanique.
  • M. Leriche (15 % sur 3 ans), CR1 CNRS : Chimie aqueuse et formation des précipitations acides.
  • S. Sivia (100% sur 2 ans), Doctorant : Simulations numériques explicites et résolues. Étude des proxy caractérisant l'intensité des éruptions

SPE - UMR 6134 (Université de Corse, CNRS)

  • J.B. Filippi (30% sur 3 ans), CR1 CNRS : Développement FOReFIRE-LAVA, simulations couplées, et feux de forêts.

 

Partenariat et collaboration

 

  • ORA : Mesures in-situ de la pollution

  • OVPF (IPGP) : Estimation des rejets volcaniques, observations in-situ et analyses des proxy

  • Géosciences Réunion (IPGP-CNRS-Université de la Réunion) : Quantification par télédétection des rejets de SO2 dans l'atmosphère et phénoménologie des éruptions.

 

Positionnement du projet au niveau national, européen et international

 

Ce projet entre dans les principales préoccupations identifiées par l'Observatoire Réunionnais de l'Air (ASQQA) et dans les recommandations du schéma régional climat air énergie (SRCAE) pilotés conjointement par le Préfet de Région et le Président du Conseil Régional de La Réunion, pour l'étude et le suivi des particules fines et de la pollution volcanique.

Au niveau national, un projet LEFE-CHAT sur l'observation et la modélisation des émissions de composés halogènes par les volcans a été financé en 2009 (coord. V. Marécal). Ce projet implique un effort de modélisation avec les modèles MOCAGE et CATT-BRAMS. Bien que ce projet ne concerne pas le Piton de la Fournaise, un échange d'expertise pourra être envisagé entre les deux projets. Les auteurs sont également avertis d'un LABEX multidisciplinaire sur les risques volcaniques, ClerVolc, à Clermont-Ferrand. Des passerelles scientifiques pourraient être envisagées dans ce cadre également.

Au niveau européen, le projet MACC intègre les risques volcaniques en proposant notamment des cartes de SO2 et d'aérosols d'origine volcaniques. Le présent projet est complémentaire de l'approche globale suivie dans MACC en proposant une approche à plus haute résolution sur une région particulière.

Bibliographie


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Bhugwant, C., Siéja, B., Bessafi, M., Staudacher, T., and Ecormier, J.: Atmospheric sulfur dioxide measurements during the 2005 and 2007 eruptions of the Piton de la Fournaise volcano: Implications for human health and environmental changes., J. Volcanol. Geotherm. Res., 184, 208—224, doi:10.1016/j.jvolgeores.2009.04.012, 2009.

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