Il était en sommeil depuis 800 ans, mais en mars 2021, le volcan Fagradalsfjall en Islande a pris vie. Alors que l'éruption était en cours, des expériences sur le terrain à grande échelle ont été menées pour construire des barrières en terre défensives visant à ralentir le flux de lave en fusion.
Construire des obstacles défensifs pour ralentir la lave qui coule des cratères et des fissures dans la croûte de la Terre est en quelque sorte une course contre le temps. Les exploitateurs d'excavatrices et de bulldozer ont dû travailler 24 heures sur 24, pelleter la saleté et les rochers pour construire des barrages et des barrières alors que la lave chaude brillante de l'éruption se rapprochait de plus en plus.
Détentement du flux de lave pendant 16 jours
La vitesse des flux de lave est déterminée par la viscosité de la lave et la pente du terrain. Lorsqu'une éruption menace la société civile et les infrastructures, l'objectif le plus important est de gagner autant de temps que possible en retardant et en détournant les flux de lave.
L'expérience sur le terrain du professeur de NTNU Fjola Gudrun Sigtryggsdottir à Fagradalsfjall en 2021 a montré que les barrages ont retardé le flux de lave jusqu'à 16 jours. Ils ont également réussi à construire des barrières efficaces qui ont détourné le flux brillant de lave dans une direction sûre.
Les leçons apprises s'avéreraient utiles lorsque la petite ville de Grindavík s'est retrouvée dans la zone de danger d'une nouvelle éruption volcanique quelques années plus tard.
« La principale leçon que nous avons apprise de cette expérience sur le terrain était qu'il est possible de contrôler les flux de lave – dans une certaine mesure. Et il vaut certainement la peine d'essayer lorsqu'il s'agit de protéger la société civile et les infrastructures critiques », a déclaré Sigtryggsdottir, qui a suivi de près l'expérience sur le terrain.
Sigtryggsdottir est chercheur au Département de génie civil et environnemental de la NTNU, et un expert en sécurité en relation avec les barrages, les infrastructures et les géohazards. Lorsque le volcan Fagradalsfjall a pris vie, elle était sabbatique de recherche en Islande et était déjà impliquée dans le projet de contrôle de la lave.
« Le projet a également montré ce que c'est que de travailler à proximité d'un volcan actif et de lave qui coule. Nous avons confirmé qu'il est possible de travailler dans des conditions aussi difficiles, et que les risques peuvent être minimisés si nous prenons des mesures de sécurité spécifiques », a-t-elle déclaré.
Au cours de la période précédant l'éruption, les autorités islandaises ont enregistré plus de 40 000 tremblements de terre.
Le département islandais de la protection civile et de la gestion des urgences avait déjà un groupe de travail en action. Ils ont été chargés de cartographier les zones menacées par les écoulements de lave et de proposer des mesures pour protéger les infrastructures critiques.
Sigtryggsdottir a participé au groupe avec des ingénieurs des cabinets de conseil Verkis et EFLA, ainsi que des chercheurs de l'Université d'Islande et du bureau météorologique islandais.
« L'éruption n'avait pas commencé lorsque le groupe de travail a été établi. À ce moment-là, il n'était même pas certain qu'il y aurait une éruption », a déclaré Sigtryggsdottir.
Mais l'éruption est venue – une fissure ouverte dans la vallée de Geldingardalir dans la soirée du 19 mars 2021. La pandémie Covid-19 était toujours en cours. La lave a traversé le paysage et les gens affluaient pour voir les forces volcaniques déchaînées.
Route majeure sous la menace
Fagradalsfjall est situé sur la péninsule de Reykjanes, à 8 à 10 kilomètres de la colonie la plus proche de Grindavík. Au début, ni la société civile ni les infrastructures n'étaient à risque. Cependant, après quelques semaines, la lave chauffée au rouge avait traversé encore une autre vallée et menaçait une importante route nationale.
À ce stade, le ministère de la protection civile et de la gestion des urgences a décidé de construire des obstacles pour retarder ou détourner le flux de lave loin de la route.
« À ce moment, notre travail a été effectivement transformé en une expérience sur le terrain à grande échelle », a déclaré Sigtryggsdottir.
Le volcan Fagradalsfjall a continué à éclater pendant six mois avant de s'installer en septembre 2021.
Ce fut la première éruption de la région en 800 ans. Parfois, la lave a commencé à couler de façon inattendue dans de nouvelles zones. Lorsque cela s'est produit, ils ont pu tester les différences de force entre les principales barrières massives et les mesures temporaires, où des bulldozers ont accumulé des talus de terre, de sable et de pierre alors que la lave chauffée au rouge se rapprochait de plus en plus.
Construire un talus de 8 mètres de haut
La protection de la société civile et des infrastructures contre les éruptions volcaniques consiste à gagner autant de temps que possible en retardant ou en détournant les flux de lave. Au total, trois barrages de remblai de terre et de pierre ont été construits pendant l'expérience sur le terrain. Le plus élevé mesurait 8 mètres de haut et deux barrières de 300 et 35 mètres de long ont également été construites pour guider la lave dans une direction différente.
Les chercheurs ont résumé leurs expériences et les leçons apprises dans l'article « l'expérience en détournant et contenant un flux de lave par des barrières construites à partir de matériel in situ au cours de l'éruption volcanique de GeldingardAr en 2021 », qui a récemment été publiée dans la Bulletin de la volcanalogie.
Sigtryggsdottir a également créé un guide de construction de barrière pour les autorités islandaises. Il est basé sur la littérature de recherche sur le contrôle de la lave et son propre domaine d'expertise, qui est la sécurité des barrages.
Le document décrit comment les différentes barrières peuvent être construites à l'aide de matériaux disponibles localement et comment ils doivent être positionnés pour résister et contrôler les flux de lave.
Utilisé pour protéger Grindavík
L'expérience acquise de l'expérience sur le terrain s'est avérée utile lorsque les autorités ont ensuite construit une barrière de lave pour protéger Grindavík et une centrale géothermique à la périphérie de la ville. Les travaux ont commencé avant la première éruption en décembre 2023 et se sont poursuivis au cours de l'hiver 2024.
Sigtryggsdottir n'a été impliqué que dans la phase avant et lors de la première éruption en 2021.
« Mais mes collègues ont tous été activement impliqués dans les obstacles construits pour l'éruption ultérieure à Grindavík et ont pu appliquer l'expérience de notre étude à ce travail », a-t-elle déclaré.
Si les autorités n'avaient pas suivi les recommandations de Sigtryggsdottir, les choses auraient pu se dérouler différemment à Grindavík en 2023-2024.
« Si les barrières n'avaient pas été construites, plusieurs des maisons étaient désormais sous la lave », a déclaré Sigtryggsdottir.
Elle a déclaré que chaque éruption volcanique fournira une nouvelle compréhension et de nouvelles expériences, ce qui signifie que les responsables de l'Islande seront mieux préparés la prochaine fois que quelque chose se produira.
Une fissure du mauvais côté de la barrière
Au printemps 2025, alors que cet article est écrit, une activité volcanique importante se déroule à nouveau sous Grindavík. La ville a été réévacuée le 31 mars, et Sigtryggsdottir vient d'être en Islande lorsque les nouvelles norvégiennes Scitech lui ont contacté. Elle a décrit une activité de tremblement de terre intense avec un grondement du sol, du mouvement et de nouvelles fissures où la lave pourrait commencer à couler.
« C'était également préoccupant lorsqu'une fissure volcanique s'est récemment ouverte directement et en aval de la barrière à la périphérie de Grindavík. Heureusement, ce n'était qu'une brève éruption cette fois, et la lave n'a provoqué aucune destruction », a-t-elle déclaré.
Le paysage volcanique est imprévisible – il y a tellement de choses que vous ne pouvez pas contrôler.
« Beaucoup est imprévisible, comme le temps qu'il y a pour avertir les gens de l'éruption, exactement là où la fissure volcanique s'ouvrira, quelle est la taille, combien de lave viendra et à quelle vitesse elle se déroulera. Le défi est toujours assez de temps pour évacuer les zones à risque », a déclaré Sigtryggsdottir.
Pour ajouter à la complexité, il existe deux principaux types de lave, qui se comportent différemment, et les chercheurs ne savent jamais quel type apparaîtra où.
La lave Pahoehoe s'écoule facilement et a tendance à se propager en couches minces. Il peut s'accumuler en couches derrière une barrière défensive jusqu'à ce qu'il y ait un risque de dépassement. Des barrières moins robustes peuvent être utilisées pour détourner ou retenir la lave Pahoehoe par rapport à la lave en blocs plus grossière et plus volumineuse.
Bloquer la lave se déplace plus lentement et s'accumule sous la croûte de solidification. Sigtryggsdottir le compare à un chignon crème. La lave chaude et collante est comme la crème à l'intérieur d'un chignon – jusqu'à la couche supérieure de chocolat durci, ou de lave, est poussé vers le haut.
Lorsque Block Lava rencontre une barrière comme un barrage de talus, il est poussé vers le haut et peut rester à plusieurs mètres au-dessus du sommet du remblai. Cela augmente la pression, et finalement, la lave en bloc peut repousser le barrage de remblai comme un bulldozer.
« C'est pourquoi les barrières de lave de bloc doivent être très fortes et massives », a-t-elle expliqué.
Mais est-il possible de protéger réellement la société civile et les infrastructures en Islande contre des éruptions comme celles qui se sont produites récemment?
« Bien qu'il y ait beaucoup d'incertitude concernant le développement de l'éruption elle-même, il est pleinement possible de retarder et de détourner les flux de lave. Il y a beaucoup de défis, mais la société civile et les infrastructures peuvent être protégées, et quand nous le pouvons, nous devons saisir l'opportunité et croire que cela fonctionnera », a-t-elle déclaré.
Simulant des terrains changeants
L'enregistrement des tremblements de terre et les mouvements de mesure de la croûte terrestre sont importants en Islande. Il existe également des simulations informatiques qui montrent comment les flux de lave se déplacent et se propagent.
Depuis la première éruption en 2021, Hörn Hrafnsdottir, l'un des co-auteurs de la nouvelle étude, a mené des simulations de flux de lave et comment ils se sont propagés. Ces types de simulations doivent prendre en compte de nombreux facteurs.
Les chercheurs doivent saisir une source de lave qui coule avec un certain volume par heure. De plus, la viscosité doit être évaluée, car cela affecte jusqu'où et à quelle vitesse la lave s'écoulera. Ce dernier est difficile car la lave qui coule et solidifiant crée un nouveau paysage et une topographie qui doivent constamment être mises à jour.
Lorsqu'on lui a demandé si le travail sur le terrain de 2021 aide à faire en sorte que l'Islande – et d'autres communautés volcaniques – Sigtryggsdottir répond:
« Nos travaux de 2021 ont montré qu'il était possible de retarder et de détourner les flux de lave dans la région de Reykjanes. Les barrières que mes collègues ont par la suite construites ont rendu cela encore plus clair. Cependant, nous ne pouvons pas considérer qu'une zone protégée est complètement sûre.
« Les zones vulnérables doivent être évacuées malgré tout. Les barrières protègent les maisons et les infrastructures si elles sont construites suffisamment haut, tant que les fissures volcaniques restent derrière les barrières – nous pouvons donc certainement dire que notre travail contribue à des communautés volcaniques plus sûres. »
