Des éclairs volcaniques fendent le ciel au-dessus du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai lors de l’éruption du 15 janvier 2022 — © Tonga Geological Services

Considérée comme la plus violente du XXIe siècle, la récente éruption d’un volcan sous-marin tongien a engendré des vagues monstrueuses, s’étant propagées à une vitesse et une distance sans précédent. Des chercheurs britanniques ont récemment établi le mécanisme en étant à l’origine.

Le rôle clé des ondes de gravité acoustiques

Conséquence dévastatrice d’une onde de choc volcanique record, le tsunami ayant suivi l’éruption monstrueuse du Hunga Tonga au début de l’année a frappé de nombreux pays d’Océanie, d’Asie et d’Amérique, avec des vagues pouvant atteindre 15 mètres de haut.

Récemment publiée dans la revue Nature, une nouvelle étude révèle le mécanisme ayant vraisemblablement permis au tsunami de se déplacer aussi loin et avec une telle force. Il s’agit d’un phénomène connu sous le nom d’ondes de gravité acoustiques, particulièrement longues et capables de se déplacer extrêmement rapidement dans l’océan ou l’air.

Ces ondes de gravité acoustique ont apparemment traversé l’eau, se sont élevées dans l’atmosphère, avant de retomber et de se propager à travers les vagues à mesure que l’éruption volcanique se développait. Ainsi, le tsunami a grossi, duré plus longtemps et s’est déplacé plus loin et plus vite qu’il ne l’aurait fait autrement.

L’éruption du Hunga Tonga vue par le satellite météorologique japonais Himawari 8 — © Japan Meteorological Agency

« L’idée que les tsunamis puissent être générés par des ondes atmosphériques déclenchées par des éruptions volcaniques n’est pas nouvelle, mais c’est la première fois qu’un tel évènement a pu être enregistré par des instruments modernes à l’échelle mondiale, ce qui nous a permis d’établir le mécanisme exact derrière ces phénomènes inhabituels », explique le géologue Ricardo Ramalho, auteur principal de l’étude.

Des interactions océan-atmosphère inévitables

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont utilisé une combinaison de données enregistrées au niveau de la mer, de l’atmosphère et de relevés satellitaires, ayant révélé une « corrélation directe » entre les premiers signes de perturbation de l’air causés par les ondes de gravité acoustiques et les prémices du tsunami.

Les éruptions sous-marines ne produisant généralement pas de tsunamis de l’ampleur de celui des Tonga, les auteurs de l’étude estiment que la façon dont ces ondes particulières excitent l’interface entre l’océan et l’atmosphère a largement contribué à l’alimenter.

Si différents événements violents peuvent produire des ondes de gravité acoustiques, un seul de ces types d’ondes peut s’étendre sur des centaines de kilomètres, descendre à des milliers de mètres sous la surface de l’océan et y atteindre une vitesse proche de celle du son.

— Ryan Janssens / Shutterstock.com

« Cette éruption s’est produite dans des eaux peu profondes, ce qui a entraîné la libération d’énergie dans l’atmosphère sous la forme d’un champignon de fumée et de cendres volcaniques », explique Usama Kadri, co-auteur de l’étude. « Ainsi, l’interaction de ces ondes de gravité acoustiques particulièrement énergétiques avec la surface de l’eau était inévitable. »

Un tsunami fulgurant

Lorsque les ondes de gravité acoustiques interagissent avec les tsunamis qu’elles ont déjà créés, on parle de résonance non linéaire, et les chercheurs affirment que ce phénomène a largement contribué au transfert d’énergie dans l’océan, ayant amplifié la vitesse et la force du tsunami.

Selon l’équipe, ce dernier s’est déplacé 1,5 à 2,5 fois plus vite qu’un tsunami volcanique typique, atteignant des vitesses d’environ 1 000 km/h et traversant les océans Pacifique, Atlantique et Indien en moins de 20 heures. Comme il voyageait en partie à travers l’atmosphère, le tsunami a pu atteindre les Caraïbes et l’Atlantique sans passer préalablement par l’Amérique du Sud.

« Un évènement aussi extrême va nous aider à développer des modèles de prévision plus précis et des systèmes d’alerte en temps réel, et nous permet également d’envisager le développement de dispositifs exploitant ce type d’énergie », conclut Kadri.

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