– VOLBIFLO

Les écoulements biphasés sont fréquemment produits lors des éruptions volcaniques, par effondrement gravitaire d'une colonne explosive ou d'une partie des volcans. Ces écoulements, constitués de particules volcaniques et de gaz, ont des températures de plusieurs centaines de degrés °C et se propagent à des vitesses pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres par seconde. Au cours de leur histoire éruptive, les volcans antillais ont produit de nombreux écoulements volcaniques biphasés de types variés. Ainsi, les volcans actifs de la Soufrière (Guadeloupe) et la Montagne Pelée (Martinique) présentent de forts aléas liés à de tels écoulements et sont considérés comme potentiellement très destructeurs. Rappelons que l'éruption de la Montagne Pelée en 1902 fit près de 30000 victimes, et nul doute que de prochaines éruptions produiront des écoulements susceptibles de mettre en danger les populations. Désormais, un des objectifs de la communauté volcanologique internationale est la mise au point de modèles numériques fiables pouvant simuler des écoulements volcaniques biphasés se propageant sur des topographies réelles, de façon à établir des cartes de menaces précises. L'objectif de ce projet et l'étude de la dynamique des écoulements volcaniques biphasés. Ces écoulements peuvent être de natures variées (écoulements pyroclastiques, avalanches de débris) mais sont probablement régis par les mêmes lois physiques. Notre but est de mieux comprendre les mécanismes de ces écoulements et de déterminer des lois rhéologiques pouvant être prises en compte dans les modèles numériques. Nous proposons un projet de recherche pluridisciplinaire combinant des expériences analogiques en laboratoire, le développement de modèles numériques, et des études quantitatives sur le terrain. - - L'objectif du volet expérimental est de déterminer les mécanismes de base des écoulements biphasés, en portant une attention particulière aux systèmes gas-particules. Le but est d'apporter des informations nécessaires au développement de modèles numériques plus performants, et d'aider à l'interprétation des caractéristiques des dépôts observés sur le terrain. Peu de travaux expérimentaux ont été réalisés à ce jour sur de tels écoulements, et malgré des avancées récentes ils sont encore très mal compris. La dynamique des systèmes biphasés doit être explorée en détails, car leur comportement diffère radicalement de celui des écoulements granulaires pour lesquels le fluide interstitiel joue un rôle négligeable. Les expériences nécessiteront notamment l'utilisation d'une caméra haute vitesse. - - La mise au point de codes numériques capables de simuler des écoulements volcaniques biphasés est un objectif essentiel pour l'évaluation des aléas et la gestion des menaces volcaniques. Pour que les résultats numériques puissent être utilisés en cas de crise éruptive, aux Antilles par exemple, il faut s'assurer de la validité des modèles qui dépend fondamentalement de la qualité du schéma numérique mais aussi des lois rhéologiques utilisées. Les résultats de ces modèles seront comparés aux résultats expérimentaux dans un objectif de validation, puis à des cas naturels afin d'estimer la rhéologie qui contrôle les différents écoulements volcaniques en reproduisant le mieux possible leurs dépôts. - - Afin de bien contraindre les modèles en les confrontant à des cas naturels, nous avons besoin de récolter des informations de terrain précises et quantifiées (extension, volume, morphologie et structure des dépôts, vitesses initiales estimées, interaction avec la topographie...). Pour cette raison, les principales cibles choisies sont des volcans possédant des dépôts très biens préservés (au Chili), contrairement aux volcans antillais. L'objectif de ce volet est de caractériser quantitativement les dépôts en utilisant des méthodes géophysiques (stéréo-photogrammétrie, Lidar, GPS différentiels). - - Les études expérimentales et de terrain permettront d'apporter les informations nécessa...