Scientific challenges

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Volcanoes are major threats to human life and the environment. They represent one of Earth’s most destructive phenomena, impacting lives, infrastructures, agriculture, land transportation networks, aviation, and climate. The most recent example was the 2010 eruption of the Icelandic Volcano Eyjafjallajökull, ash clouds from which drifted over Europe and paralyzed the entire European air traffic network for over a week. About 500 million people live in regions of the world threatened by volcanoes, but, despite recent advances, we are not yet prepared to efficiently mitigate the environmental and economic effects of eruptions…

Faced with a volcanic crisis, the scientific community has four priority needs:

  • The recognition and precise measurement of geophysical and geochemical precursor signals;
  • Time-series information on past activity and magmatic processes at the volcano;
  • Robust models with which to invert measurements and make simulations of future eruptive scenarios;
  • Effective techniques of hazard, vulnerability and risk quantification.

A sound mechanistic understanding of volcanic processes, from the magma source region to the atmosphere, is fundamental for addressing these challenges. However, owing to the physical complexity of volcanoes, their deep plumbing systems, their eruption dynamics, and the diverse atmospheric conditions into which eruptive plumes are injected, volcanoes offer huge challenges to scientists aimed on better understanding of the fundamental processes governing eruption onsets, eruptive regime transitions, and the propagation and dispersal of high ash plumes.

Research on volcanic and magmatic processes, increasingly sophisticated volcano monitoring systems, and more effective volcanic risk mitigation strategies will be essential as the 21st century unfolds.

 

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Les volcans représentent une menace majeure pour la société humaine et l’environnement. Ils représentent une des forces naturelles les plus destructrices, impactant les vies, les infrastructures, l’agriculture, les réseaux de communication terrestres et aériens, ainsi que le climat. L’exemple significatif le plus récent est l’éruption du volcan islandais Eyjafjallajökull en 2010, dont le nuage de cendre expulsé a perturbé le trafic aérien européen durant plus d’une semaine. Environ 500 millions de personnes vivent dans des régions du monde menacées par des volcans. Mais en dépit des récentes avancées, nous ne sommes toujours pas préparés à réduire efficacement les effets environnementaux et économiques des éruptions.

Face à une crise volcanique, la communauté scientifique a quatre priorités :

La reconnaissance et la mesure précise des signes géophysiques et géochimiques avant-coureurs ;
L’établissement de données chronologiques des activités passées et des processus magmatiques du volcan ;
La création de modèles types avec lesquels comparer les mesures et effectuer des simulations de scenarii éruptifs à venir ;
La quantification efficace des dangers, des vulnérabilités et des risques.

La compréhension des phénomènes volcaniques, depuis la source magmatique profonde jusqu’à l’atmosphère, est fondamentale pour atteindre ces objectifs. Cependant, dû à leur complexité physique, leur plomberie profonde, leurs dynamiques d’éruption et les diverses conditions atmosphériques dans lesquelles les panaches sont projetés, les volcans imposent des défis importants aux scientifiques visant une meilleure compréhension des processus fondamentaux régissant le déclenchement des éruptions, les transitions de régimes éruptifs ainsi que la propagation et la dispersion des panaches de cendre en haute altitude.

La recherche sur les processus volcaniques et magmatiques, le développement de systèmes de surveillance volcanique sophistiqués et la diminution des risques volcaniques auront un rôle essentiel au fil du 21ème siècle.