L'éruption en 2010 du volcan islandais Eyjafjallajökull a démontré comment une éruption de petite ampleur  impacte l'organisation de la vie de millions de personnes en Europe. Les panaches de gaz acides et de cendres des éruptions volcaniques présentent de forts risques environnementaux,  économiques et sociétaux. Le manque de connaissances sur l'évolution  physico-chimique pendant leur dispersion dans l'atmosphère rend difficiles leurs prévisions. Améliorer notre capacité de quantifier et modéliser la génèse, la dispersion, l'évolution physico-chimique et les impacts est donc un vrai défi adressé aux scientifiques et à notre société plus généralement.

La capacité d'atténuation de ces risques d'origine volcanique repose sur des collaborations multidisciplinaires entre des spécialistes de la volcanologie, la physique et la chimie de l'atmosphère et les techniques d'observations in-situ et par télédétection. Le but final est de suffisamment bien connaître les termes sources volcaniques pour initialiser des modèles atmosphériques qui simulent l'ascendance, la dispersion, l'évolution physico-chimique et la dispersion du panache dans l'atmosphère.

Pour atteindre ce but, deux verrous technologiques sont à prendre en considération: i) la nécessité de converger vers un langage et un cadre de travail communs avec lesquels intégrer les avancées scientifiques et techniques des spécialistes en observation et en modélisation, ii) la nécessité de transitions performantes des outils de modélisations depuis la petite échelle de la colonne ascendante du panache au dessus  du volcan jusqu'à l'échelle régionale de dispersion et de transformation du panache.   

A cet égard, les simulations aux échelles fines et régionales des panaches nécessitent d'être initialisées avec des termes sources et des paramètres physiques ayant une bonne précision: dimensions et hauteurs caractéristiques du panache, flux de masse, densité et taille des particules,  compositions chimiques des émissions gazeuses, conditions météorologiques aux échelles locales et régionales. Les simulations numériques nécessitent des outils d'imbrication des échelles performants pour simuler le transport, la diffusion et l'évolution physicochimique du panache jusqu'aux échelles régionales.  Elles doivent être validées par des observations, ce qui dans le cas des volcans consistent en des mesures sur le terrain, dans l'atmosphère par des moyens mobiles et par des moyens satellitaires pour couvrir les échelles plus grandes. Ce véritable défi nécessite de rassembler les compétences des spécialistes de la volcanologie, de la physique et la chimie de l'atmosphère et des modélisateurs de ces milieux naturels.

C'est dans ce contexte que ce projet se donne comme objectif d'appliquer une approche intégrée pour analyser et modéliser la formation, la dispersion et le vieillissement des panaches volcaniques pendant leur transport depuis la source jusqu'aux échelles régionales. Quatre Observatoires des Sciences de l'Univers (OSU) du CNRS et des Universités s'allient pour ce défi: l'OSU-Réunion, l'OPGC (Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand), l'OMP (Observatoire Midi-Pyrénées), et l'IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris). Huit laboratoires de recherches de ces OSUs sont impliqués: le LACy (Laboratoire de l'Atmosphère et des Cyclones, Université de La Réunion), le LMV (Laboratoire Magma et Volcans, Clermont-F), le LaMP  (Laboratoire de Météorologie Physique, Clermont-F), le LA (Laboratoire d'Aérologie, Toulouse), le CNRM (Centre National de Recherches Météorologiques, Toulouse), l'IPGP-Paris et l'IPGP-OVPF (Observatoire du Volcan du Piton de la Fournaise, La Réunion). Deux partenaires extérieurs se rajoutent: le Laboratoire SPE (Science Pour l'Environnement) et l'INGV (Istituto  Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Pisa and Palermo, Italie).

Avec ces compétences pluri-disciplinaires le projet se donne pour but de faire un pas significatif en avant pour mieux cerner et prévoir les risques environnementaux associés aux panaches volcaniques.