Le projet RAVEX propose de développer une approche intégrée pour réduire les risques associés au volcanisme explosif. Il associe des chercheurs spécialisés en physique des éruptions explosives et des chercheurs spécialisés dans l’étude des politiques publiques. Il sera mené par un consortium de laboratoires dont les domaines d’expertise sont reconnus sur le plan international et qui couvrent les disciplines des Sciences de la Terre et de l’environnement et des Sciences humaines et sociales. Le projet sera piloté par le Laboratoire Magmas et Volcans (Univ. Blaise Pascal-IRD, Clermont-Ferrand) qui aura pour partenaires le Laboratoire de Mathématiques (Univ. Blaise Pascal), l’Institut de Physique du Globe (Paris), le laboratoire des Sciences de l'Ingénieur Appliquées à la Mécanique et au génie Electrique (Univ. Pau), Sciences Po (Paris) et le laboratoire Intégration et Coopération dans l'Espace Européen (Univ. Paris 3).

Nous étudierons, à l’aide d’expériences de laboratoire et de modèles théoriques, des phénomènes qui peuvent se produire en chaîne lors de la plupart des éruptions volcaniques explosives qui génèrent des mélanges gaz-particules chauds particulièrement dangereux : l’effondrement des fontaines volcaniques et les courants de densité pyroclastiques qui en résultent, et nous chercherons à comprendre comment ces courants peuvent générer des tsunamis dans des environnements côtiers.

(1) Nous étudierons comment le couplage complexe entre les parties ascendante et descendante d’une fontaine éruptive et les particules dans un jet peuvent contrôler le coefficient d’entrainement du fluide ambient, le paramètre clé pour déterminer la stabilité de la fontaine éruptive. Un nouveau modèle sera développé afin de prédire les caractéristiques du mélange gaz-particules formé à l’évent et il sera validé par des expériences de laboratoire dimensionnées.

(2) Dans une logique d’enchainement des phénomènes, nous ferons des expériences de laboratoire pour étudier les mécanismes d’accumulation des particules à la zone d’impact et de ségrégation dans les courants émergeants. La concentration en particules dans les écoulements sera mesurée à l’aide d’une nouvelle méthode acoustique. Nous développerons un modèle mathématique d’écoulement dense gaz-particules pour lequel une nouvelle méthode de résolution des équations sera proposée.

(3) Un troisième volet portera sur les mécanismes de déclenchement des tsunamis par les écoulements pyroclastiques. Nous ferons des expériences de laboratoire qui consisteront à faire impacter une masse d’eau par un écoulement granulaire fluidisé qui simulera un écoulement pyroclastique, une nouveauté par rapport aux études précédentes. Des simulations numériques avec un code multi-fluide qui prendra en compte les échanges thermiques et les changements de phase viendront en appui des expériences dont les résultats permettront en retour de valider les modèles.

(4) Les résultats de ces travaux permettront d’établir un cas d’étude. Nous nous intéresserons à la Martinique car c’est un lieu adapté pour étudier le volcanisme explosif et les tsunamis liés, et parce que le contexte de l’île et des caraïbes est intéressant pour l’étude des risques. Des simulations numériques d’écoulements et de tsunamis en configuration réelles seront réalisées pour créer des cartes d’aléas et de risques, et elles seront complétées par de nouvelles données de terrain. De nouvelles procédures seront développées pour transférer les connaissances aux différents acteurs et renforcer la stratégie de réduction des risques, ce qui requière d’identifier ces acteurs et leurs modes d’interaction. Nous étudierons les représentations des aléas, des vulnérabilités, des risques et de la science qu’ont les acteurs afin d’identifier et de contourner les éventuels blocages. Enfin, nous délivrerons des recommandations pour améliorer les stratégies scientifiques et politiques pour la réduction des risques.