L'éruption des Tonga a projeté une quantité d'eau sans précédent dans la stratosphère

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Cette vidéo en boucle montre un nuage parapluie généré par l'éruption sous-marine du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha'apai le 15 janvier 2022. Le satellite GOES-17 a capturé la série d'images qui montrent également des ondes de choc en forme de croissant et des coups de foudre.

L'énorme quantité de vapeur d'eau projetée dans l'atmosphère, telle que détectée par le Microwave Limb Sounder de la NASA, pourrait finir par réchauffer temporairement la surface de la Terre.

Lorsque le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha'apai est entré en éruption le 15 janvier, il a envoyé un tsunami dans le monde entier et déclenché un bang sonique qui a fait deux fois le tour du globe. L'éruption sous-marine dans l'océan Pacifique Sud a également projeté un énorme panache de vapeur d'eau dans la stratosphère terrestre, suffisamment pour remplir plus de 58 000 piscines olympiques. La quantité de vapeur d'eau pourrait être suffisante pour affecter temporairement la température moyenne mondiale de la Terre.

"Nous n'avons jamais rien vu de tel", a déclaré Luis Millán, spécialiste de l'atmosphère au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. Il a mené une nouvelle étude examinant la quantité de vapeur d'eau que le volcan Tonga a injectée dans la stratosphère, la couche de l'atmosphère entre environ 8 et 33 miles (12 et 53 kilomètres) au-dessus de la surface de la Terre.

Cette image satellite montre un Hunga Tonga-Hunga Ha'apai intact en avril 2015, des années avant qu'une éruption volcanique sous-marine explosive n'efface la majeure partie de l'île polynésienne en janvier 2022.

Dans l'étude, publiée dans Geophysical Research Letters, Millán et ses collègues estiment que l'éruption des Tonga a envoyé environ 146 téragrammes (1 téragramme équivaut à mille milliards de grammes) de vapeur d'eau dans la stratosphère terrestre, soit 10 % de l'eau déjà présente dans cette couche atmosphérique. C'est près de quatre fois la quantité de vapeur d'eau que les scientifiques estiment que l'éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991 a projeté dans la stratosphère.

Millán a analysé les données de l'instrument Microwave Limb Sounder (MLS) du satellite Aura de la NASA, qui mesure les gaz atmosphériques, y compris la vapeur d'eau et l'ozone. Après l'éruption du volcan Tonga, l'équipe MLS a commencé à voir des lectures de vapeur d'eau qui étaient hors des cartes. "Nous avons dû inspecter soigneusement toutes les mesures du panache pour nous assurer qu'elles étaient dignes de confiance", a déclaré Millán.

Une image du 16 janvier 2022 montre le panache de cendres de l'éruption volcanique Hunga Tonga-Hunga Ha'apai qui s'est produite la veille. Un astronaute a pris une photo du panache depuis la Station spatiale internationale.

Une impression durable

Les éruptions volcaniques injectent rarement beaucoup d'eau dans la stratosphère. Au cours des 18 années où la NASA a effectué des mesures, seules deux autres éruptions - l'événement de Kasatochi en Alaska en 2008 et l'éruption de Calbuco en 2015 au Chili - ont envoyé des quantités appréciables de vapeur d'eau à des altitudes aussi élevées. Mais ce n'étaient que des soubresauts par rapport à l'événement des Tonga, et la vapeur d'eau des deux éruptions précédentes s'est rapidement dissipée. L'excès de vapeur d'eau injectée par le volcan Tonga, en revanche, pourrait rester dans la stratosphère pendant plusieurs années.

Cette vapeur d'eau supplémentaire pourrait influencer la chimie de l'atmosphère, favorisant certaines réactions chimiques qui pourraient temporairement aggraver l'appauvrissement de la couche d'ozone. Cela pourrait également influencer les températures de surface. Les éruptions volcaniques massives comme le Krakatoa et le mont Pinatubo refroidissent généralement la surface de la Terre en éjectant des gaz, de la poussière et des cendres qui réfléchissent la lumière du soleil dans l'espace. En revanche, le volcan Tonga n'a pas injecté de grandes quantités d'aérosols dans la stratosphère, et les énormes quantités de vapeur d'eau provenant de l'éruption peuvent avoir un petit effet de réchauffement temporaire, car la vapeur d'eau retient la chaleur. L'effet se dissiperait lorsque la vapeur d'eau supplémentaire sortirait de la stratosphère et ne suffirait pas à exacerber sensiblement les effets du changement climatique.

La quantité d'eau injectée dans la stratosphère n'était probablement possible que parce que la caldeira du volcan sous-marin - une dépression en forme de bassin généralement formée après l'éruption du magma ou le drainage d'une chambre peu profonde sous le volcan - était juste à la bonne profondeur dans l'océan : environ 490 pieds (150 mètres) de profondeur. Moins profond, et il n'y aurait pas eu assez d'eau de mer surchauffée par le magma en éruption pour expliquer les valeurs de vapeur d'eau stratosphérique que Millán et ses collègues ont vues. Plus profond, et les immenses pressions dans les profondeurs de l'océan auraient pu atténuer l'éruption.

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L'instrument MLS était bien placé pour détecter ce panache de vapeur d'eau car il observe les signaux micro-ondes naturels émis par l'atmosphère terrestre. La mesure de ces signaux permet à MLS de "voir" à travers des obstacles tels que des nuages ​​de cendres qui peuvent aveugler d'autres instruments mesurant la vapeur d'eau dans la stratosphère. "MLS était le seul instrument avec une couverture suffisamment dense pour capturer le panache de vapeur d'eau au fur et à mesure qu'il se produisait, et le seul qui n'a pas été affecté par les cendres que le volcan a libérées", a déclaré Millán.

L'instrument MLS a été conçu et construit par JPL, qui est géré pour la NASA par Caltech à Pasadena. Le Goddard Space Flight Center de la NASA gère la mission Aura.

Jane J. Lee / Andrew Wang

Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californie.

818-354-0307 / 626-379-6874

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