Comment déterminer le débit éruptif à partir de la signature thermique des coulées de lave ?

La gestion d'une éruption volcanique effusive passe principalement par
la prédiction du trajet et de la vitesse de la coulée de lave. Des
études ont montré que l'extension finale d'une coulée dépend
principalement du débit éruptif. La détermination de ce débit en temps
réel pendant une éruption passe soit par des reconnaissances régulières
de l'avancée de la lave sur le terrain, soit par l'utilisation de
"proxys" comme les gaz volcaniques ou le trémor sismique.

Un "proxy" thermique basé sur la puissance radiée par la surface de la
coulée a été développé dans la dernière décennie, les données de
température de surface provenant de satellites ou de capteurs
infrarouges sur le terrain. Cette méthode semi-empirique est basée sur
un budget thermique simple et ne prend pas explicitement en compte
l'étalement de la coulée. Nous revisitons cette approche en développant
un modèle couplant la dynamique et le refroidissement d'une coulée de
lave, pour une rhéologie simple et à débit constant. Ce modèle est
validé par des expériences contrôlées en laboratoire révèle l'évolution
de la puissance radiée, qui augmente au début de l'étalement avant
d'atteindre une valeur plateau.

Nous discuterons de l'influence du débit, de la viscosité et des
conditions thermiques extérieures sur la puissance thermique de
l'écoulement à l'état stationnaire. Nous verrons également comment
appliquer ce modèle de calcul de débit éruptif à des coulées effusives
sur Terre (Piton de la Fournaise, Etna, Oldoinyo Lengai) et sur Io
(Pillan, Prometheus). Enfin, nous donnerons des pistes sur le couplage
entre refroidissement et étalement pour une coulée de rhéologie plus
complexe (viscosité dépendante de la température, solidification).