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Les écoulements pyroclastiques sont des mélanges de gaz et de particules (fragments de lave solidifiée) à haute température provoqués par l'effondrement d'un dôme de lave ou d'une colonne éruptive. Ces écoulements sont très mobiles et peuvent rapidement atteindre des zones situées à plusieurs kilomètres des centres éruptifs. Des exemples récents montrent que des tsunamis volcaniques peuvent être générés lorsque ces écoulements entrent dans la mer (ex. Montserrat 1997 et 2003, Stromboli 2019).
Le nouveau dispositif expérimental construit au LMV (Laboratoire Magmas et Volcans) permet de générer un écoulement granulaire fluidisé qui vient impacter l'eau à grande vitesse. Chaque expérience est filmée à partir de caméras à haute vitesse (250 images par seconde). L'objectif est de déterminer l'influence des différents paramètres dans la génération des tsunamis.
Les expériences menées depuis 2018 confirment que les écoulements pyroclastiques sont particulièrement efficaces en termes de génération de tsunami. En champ proche (zone d'impact de l'écoulement granulaire avec l'eau), les caractéristiques de la vague sont principalement contrôlées par le débit massique et le volume de matériau granulaire entrant dans l'eau, tandis que la profondeur d'eau maximale peut être ignorée. Les vagues générées entrent dans la catégorie des ondes cnoïdales ou ondes de Stokes, ce qui constitue une information importante pour l'évaluation des aléas, et notamment pour le paramétrage des modélisations numériques. La taille de grains utilisée peut également affecter l'amplitude des vagues car elle contrôle la capacité de l'eau à pénétrer dans le matériau granulaire. Les relations mises en évidence permettront à terme de mieux modéliser et anticiper cet aléa volcanique, mais aussi de mieux comprendre les processus physiques complexes entre un écoulement granulaire fluidisé et les autres fluides environnants.
Expérience en chenal pour étudier les tsunamis générés par les écoulements pyroclastiques (écoulement granulaire fluidisé).
© Alexis BOUGOUIN
Évolution d'un écoulement granulaire fluidisé entrant dans l'eau à cinq instants différents après l'ouverture du réservoir à particules à t = 0 s (clichés pris avec une caméra haute vitesse à 250 fps)
En savoir plus
Alexis Bougouin, Raphaël Paris, Olivier Roche.
Impact of fluidized granular flows into water: Implications for tsunamis generated by pyroclastic flows - Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125, e2019JB018954.
https://doi.org/10.1029/2019JB018954
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