Overblog Suivre ce blog
Editer l'article Administration Créer mon blog

Bon je vous ai déjà bien fatigué avec la 1ère partie où nous avons vu que la lune a une influence sur la terre et participe, avec le soleil au phénomène de marées (océaniques et terrestres). Dans la 2de partie j'ai récidivé en expliquant pourquoi l'amplitude de ces marées varie d'un jour à l'autre. Après quelques semaines de repos il est temps de vous achever avec une petite comparaison entre l'amplitude des marées terrestres et les variations d'activité du volcan Tungurahua.

 

3ème partie : un peu de Fermat, Pascal, Bayes, Condorcet, Laplace... non, non, juste quelques statistiques

 

Pour étudier l'influence des marées terrestres sur notre volcan cible il faut dans un premier temps collecter deux types de données. Le premier jeu de données sur l'activité volcanique est toujours un peu compliqué à identifier car il faut trouver un signal qui représente de manière synthétique l'activité du volcan Tungurahua et ce malgré la variété des signaux qu'il envoie. Dans un article parut en 2010 dans Journal of Volcanology and Geothermal Research Saskia van Manen et ses collaborateurs présentent une comparaison entre l'amplitude des marées terrestres et l'activité superficiel du volcan Oldoinyo Lengai (Tanzanie) détecté par le satellite MODIS. Leur analyse est bien trop complexe pour que j'entre dans les détails sans m'y perdre mais en gros ils utilisent la fréquence des alertes thermiques détectés par le satellite sur ce volcan. Dans le cas du Tungurahua je vais aussi me limiter à l'activité de surface du volcan même si elle est difficile à quantifier en fonction de ce que l'on regarde : fréquence des explosions, énergie acoustique libérée par les explosions, quantité de produits volcaniques émis (gaz, cendre)... La quantité d'explosions par jour est une donnée facilement mais laborieusement accessible sur le site internet de l'Instituto Geofísico de Quito, ce sera donc notre premier jeu de données. Le second est l'amplitude des marées terrestres au niveau du Tungurahua. Il existe des logiciels gratuits comme Tsoft, créé par le Royal Observatory of Belgium, qui permettent de modéliser les marées terrestres à un point donné de la surface terrestre. En travaillant avec le nombre d'explosions par jour, il n'est pas possible d'étudier l'effet des marées semi-diurnes donc nous focaliserons cette étude sur les marées biannuelles et les phases de lunaisons. Il faut faire attention de ne pas prendre une seule donnée par jour car elle ne correspondra pas (ou très rarement) à la valeur maximum. Le second jeu de données correspond donc au maximum journalier des marées terrestres au Tungurahua entre le 14 janvier 2008 et le 14 février 2011.

 

Marée terrestres et explosions au Tungurahua

Figure 1 : Amplitude du maximum des marées terrestres et nombres d'explosions au Tungurahua depuis le 14 janvier 2008 (source: IG et Tsoft).

 

Comme vous pouvez le voir dans le graphique ci-dessus, entre janvier 2008 et févier 2011 le Tungurahua a eu 9 périodes d'activité séparées par des intervalles de repos plus ou moins longs (une phase de repos est définie ici par une absence d'explosions pendant au moins 7 jours). Pendant cette même période, il y a eu 6 marées biannuelles et près de 78 lunaisons. Dans un premier temps, nous allons regarder la différence entre la date correspondant au début et au maximum de chaque petite période d'activité du Tungurahua et la date du maximum d'amplitude des marées biannuelles.

 

Période

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Moyenne

Écart type

Début de l'éruption

13/07/07

25/03/08

29/06/08

17/12/08

15/04/09

05/01/10

26/05/10

08/07/10

22/11/10

 

 

Date du maximum biannuel

17/04/07

05/05/08

05/05/08

12/12/08

21/07/09

30/01/10

08/09/10

08/09/10

08/09/10

 

 

Différence (j)

90

41

55

5

97

25

105

62

75

61,7

33,8

Maximum de l'éruption

25/01/08

24/05/08

28/07/08

23/02/09

10/06/09

30/01/10

31/05/10

28/07/10

27/11/10

 

 

Date du maximum biannuel

26/10/07

05/05/08

05/05/08

12/12/08

21/07/09

30/01/10

08/09/10

08/09/10

08/09/10

 

 

Différence (j)

91

20

84

73

41

0

100

42

80

59

34,6

Tableau 1 : Différences entre la date correspondant au début et au maximum de chaque petite période d'activité du Tungurahua et la date du maximum d'amplitude des marées biannuelles.

 

Il n'apparaît donc aucun lien entre la date du maximum d'amplitude des marées biannuelles et le début ou le maximum de l'éruption. Seule la phase paroxysmale de la sixième période correspond exactement à l'amplitude maximum d'une marée biannuelle. En utilisant la même démarche pour les lunaisons on obtient le tableau suivant :

 

Période

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Moyenne

Écart type

Début de l'éruption

13/07/07

25/03/08

29/06/08

17/12/08

15/04/09

05/01/10

26/05/10

08/07/10

22/11/10

 

 

Date du maximum de lunaison

13/07/07

20/03/08

02/07/08

12/12/08

08/04/09

31/12/09

27/05/10

11/07/10

21/11/10

 

 

Différence (j)

0

5

3

5

7

5

1

3

1

3,3

2,3

Maximum de l'éruption

25/01/08

24/05/08

28/07/08

23/02/09

10/06/09

30/01/10

31/05/10

28/07/10

27/11/10

 

 

Date du maximum de lunaison

21/01/08

18/05/08

31/07/08

25/02/09

06/06/09

30/01/10

27/05/10

25/07/10

21/11/10

 

 

Différence (j)

4

6

3

2

4

0

4

3

6

3,5

1,9

Tableau 2 : Différences entre la date correspondant au début et au maximum de chaque petite période d'activité du Tungurahua et la date du maximum d'amplitude des marées de lunaison.


De même il n'apparaît pas de lien évident entre la date du maximum d'amplitude des marées de lunaison et le début ou le maximum de l'éruption. Cette méthode peut être facilement critiquée car elle ne prend en compte que deux dates pour une phase éruptive et ne tient pas compte de la valeur de l'amplitude des marées mais seulement de la date du maximum d'amplitude des marées. Pour être un peu plus rigoureux on peut alors faire un petit graphique de la valeur de l'amplitude maximum en fonction du nombre d'explosions journalières pour chaque période.

 

Corrélation entre l'amplitude des marées et le nombre d'explosions au Tungurahua

Figure 2 : Graphiques de corrélation entre l'amplitude des marées terrestres et le nombres d'explosions journalières au Tungurahua.


Si la plupart des périodes d'activité montrent une corrélation nulle ou négative avec la valeur de l'amplitude des marées terrestre, trois périodes (4 à 6) montrent une légère corrélation positive. Les valeurs du coefficient de corrélation (R2) sont très faibles et ces corrélations seraient directement écartées lors d'une analyse statistique rigoureuse. Cependant il faut penser que nous sommes dans un système complexe où s'il y a influence des marées terrestres, celle-ci sera de toute manière très faible ce qui explique un faible R2. La meilleure corrélation apparaît pour la sixième période d'activité et si on regarde en détail cette période dans le premier graphique elle peut être subdivisée en trois périodes correspondantes grosso modo à trois syzygies (lunaisons). Pour la quatrième période d'activité la corrélation est très faible mais en regardant le premier graphique on remarque qu'il est possible de diviser cette période en deux séparées par un intervalle de repos. Ces deux périodes correspondent encore une fois à deux syzygies. Dans la cinquième période d'activité on ne voit pas directement de corrélation avec une lunaison. En calculant une courbe de tendance linéaire pour le nombre d'explosions journalières et l'amplitude maximum des marées terrestres on s’aperçoit que les deux ont une pente très similaire. Cette dernière corrélation ne correspond pas à un syzygie mais plutôt à un cycle biannuel.

 

En conclusion ni les marées biannuelles, ni la pleine lune (ou la morte lune) ne semblent capables de déclencher une éruption ou de contrôler son paroxysme. Les faibles corrélations observées pour trois des neuf périodes d'activité du volcan montrent que cette influence est possible mais seulement dans le cadre d'éruptions de faible intensité (les trois éruptions avec des paroxysmes importants ayant entraîné des coulées pyroclastiques sont les périodes 1, 7 et 9). Ceci est logique car plus la poussée magmatique sera forte, moins l'influence des marées sera décelable. Une possible explication pour cette influence est l'effet que peut avoir une diminution de la gravité terrestres sur le dégazage du magma. Les gaz dissous présents dans le magma en profondeur (H2O, CO2, SO2 et autres volatiles) s'exolvent lors de la remontée du magma en surface car la pression due à la hauteur de la colonne lithostatique (le poids des roches susjacentes) diminue (c'est le même phénomène quand vous ouvrez une bouteille d'eau pétillante, moi je préfère une bière ou une bouteille de champagne). Si la marée terrestre diminue cette pression en abaissant temporairement la gravité, alors il est possible de déclencher un événement de vésiculation qui en se propageant vers la surface provoquerait une explosion. Comme vous l'avez remarqué il y a beaucoup de « si » dans toutes mes propositions. L'influence des marées terrestres sur l'activité du volcan Tungurahua est, si elle existe (une corrélation statistique si faible n'est pas une réalité physique), très faible et si je faisais parti des MythBusters je dirais « possible but unlikely ». C'est à peu près la même conclusion à laquelle arrivent de nombreux scientifiques sur d'autres volcans terrestres.

 

Comme l'a fait remarquer Daniel dans son excellent commentaire, les marées gravitationnelles produites par Jupiter et son satellite Europe sur Io provoquent chez ce dernier un important volcanisme. Depuis sa formation, La Lune s'écarte de la Terre (le rythme actuel est de 3,8 cm par an mais sûrement plus fort dans le passé) et il y a 4,5 milliards d'années la distance Terre-Lune était 15 fois moindre. L'accélération gravitationnelle produite par la Lune sur un point de la surface terrestre était alors 3375 fois supérieure à celle constaté aujourd'hui et une journée terrestre ne durait que 6 heures. Le changement de gravité était de l'ordre de 3,8.10-4 g ce qui aurait rendu l'influence de la Lune sur le volcanisme terrestre beaucoup plus probable. Pour ceux qui veulent approfondir et que je n'ai pas encore endormi, je leur conseille l'article de Saskia van Manen et ses collaborateurs. En plus de leur étude sur le Oldoinyo Lengai, ils font une compilation des principaux articles traitant de ce sujet.

 

Van Manen S., Kervyn M., Blake S., Ernst G.G.J. 2010. Tidal influence on thermal activity at Oldoinyo Lengai, Tanzania as observed by satellite; a critical assessment of volcano-tide correlations. Journal of Volcanology and Geothermal Resources, 189: 151-157.

Tag(s) : #Un Peu de Science au Quotidien

Partager cet article

Repost 0