Aller au contenu | Aller au menu | Recherche

Experimental study of post-eruption overland flow and sediment load from slopes overlain by pyroclastic-flow deposits, Unzen volcano, Japan

Étude expérimentale du ruissellement et de sa charge solide sur les pentes du volcan Unzen (Japon) couvertes par des dépôts pyroclastiques

Yasuhiro Ogawa, Hiromu Daimaru et Akira Shimizu
p. 237-246

Ce document sera publié en texte intégral et en libre accès en octobre 2009.

Résumé

Les volcans actifs représentent des zones de recherche privilégiées pour qui veut mesurer les processus de ruissellement et d’entraînement des particules, en comparant les pentes recouvertes de débris pyroclastiques avec celles restées indemnes. Lors des éruptions de 1990 à 1995, d’épais dépôts pyroclastiques émis par le volcan Unzen ont recouvert ses pentes, entraînant le déclenchement de l’érosion dont les manifestations ont rapidement diminué une fois l’éruption terminée. Pour mieux comprendre ce processus de diminution de la mobilité des particules peu après la fin de l’éruption, le ruissellement et sa capacité de transport ont été mesurés sur deux parcelles expérimentales : l’une avait été ensemencée artificiellement, l’autre présentait un sol nu qui, pour l’expérimentation, fut recouvert d’un voile de cendres volcaniques fines. Le rapport entre la charge solide transportée par le ruissellement et le volume total d’eau ruisselée sur les parcelles est un indice (S/Q) qui varie selon le degré de stabilisation du sol à la surface des dépôts pyroclastiques. Il a varié d’une part avec la nature des matériaux en surface (apport du voile de cendres sur sol nu) et d’autre part avec la croissance du couvert végétal. Deux situations expliquent la diminution de la mobilité des particules sur les pentes inscrites dans les dépôts pyroclastiques après la fin de l’éruption du volcan Unzen. Dans un cas, l’érosion du voile de cendres volcaniques fines, artificiellement saupoudré sur l’un des sites, a rétabli la capacité d’infiltration du sol dépourvu de végétation et a diminué le ruissellement ; dans l’autre c’est la colonisation par les plantes qui, après l’éruption, a rendu la surface du sol plus stable.

Abstract

Active volcanoes aid in the understanding overland flow processes as comparisons of sediment transportation on slopes mantled by pyroclastic debris during eruptions can be done with sediment transportation on unaffected and vegetated slopes during quiet periods. Overland flow and sediment load were monitored on the natural slopes of Mt Unzen Volcano after thick layers of volcanic material were deposited on the slopes during the 1990–1995 eruptive episode. The results were compared to slopes experimentally mantled by fresh, fine-grained volcanic in order to elucidate the factors that contribute to reduced sediment load after eruptions. The ratio of overland flow to sediment load (S/Q) is an index that varies with the degree of ground surface stabilisation within pyroclastic-flow deposits. Temporal changes in the accumulation of fresh, fine-grained volcanic ash and vegetation cover correlate with changes in S/Q. There are two processes involved in the decrease of sediment load from slopes mantled by pyroclastic-flow deposits. One is the tendency of volcanic ash to be remobilised, which increases ground-surface permeability, and therefore decreases overland flow. The second is the growth of plants after an eruption, which contributes to the stability of the ground surface of pyroclastic-flow deposits.

Index

Notes de la rédaction

Acknowledgments
The authors thank the members of the Kyushu Regional Office of the Forestry Agency and the Shimabara Branch Office of the Nagasaki Prefectural Government for their cooperation in establishing and monitoring the field sites. We also thank Y. Miyabuchi, T. Shimizu, I. Noda, M. Ideta and T. Sassa of the Forestry and Forest Products Research Institute for their help in installing the monitoring devices and the experimental volcanic ash layer. H. Ochiai, T. Sanmori and Y. Adikari of the Forestry and Forest Products Research Institute are thanked for valuable advice on preparing this paper. The authors are grateful to J.-C. Thouret, D. Palacios, J.A. Palmer, S. J. Cronin, and J. Raffy for reviewing our manuscript. K. Martelli has improved the English grammar, and J.-C. Thouret and J. Raffy have helped us in translating English into French.

Historique

Article soumis le 18 mars 2006, accepté le 31 août 2007.

Pour citer cet article

Référence électronique

Yasuhiro Ogawa, Hiromu Daimaru et Akira Shimizu, « Experimental study of post-eruption overland flow and sediment load from slopes overlain by pyroclastic-flow deposits, Unzen volcano, Japan », Géomorphologie : relief, processus, environnement, numéro 3/2007, [En ligne], mis en ligne le 1 octobre 2009. URL : http://geomorphologie.revues.org/document3962.html. Consulté le 25 juillet 2008.

Auteurs

Yasuhiro Ogawa

Forestry and Forest Products Research Institute, 1 Matsunosato, Tsukuba, Ibaraki 305-8687, Japan. E-mail: yasuhiro(at)affrc[point]go[point]jp

Hiromu Daimaru

Forestry and Forest Products Research Institute, 1 Matsunosato, Tsukuba, Ibaraki 305-8687, Japan.

Akira Shimizu

Forestry and Forest Products Research Institute, 1 Matsunosato, Tsukuba, Ibaraki 305-8687, Japan.