Kohala (volcan)

Kohala est le nom de l'un des six anciens moku, ou districts, de l'île d'Hawaï^[3]. Il n'a pas de traduction littérale^[1], bien qu'il ait pu être associé au mot kohala signifiant « baleine » en hawaïen^[4].

Le Kohala est situé aux États-Unis, sur l'île d'Hawaï (Big Island), la plus grande de l'archipel et État d'Hawaï. Il forme un cap dans le Nord-Ouest de l'île, entouré à l'est, au nord et à l'ouest par l'océan Pacifique, plus particulièrement au nord-ouest par le canal d'Halenuihaha qui sépare Hawaï de sa voisine Maui et au sud-ouest par la baie de Kawaihae ; son extrémité septentrionale est constituée par la pointe Opolu. Le Mauna Kea, le point culminant de Hawaï, est situé au sud-est du Kohala, tandis que le Hualālai est en direction du sud-sud-ouest.

Administrativement, le Kohala fait partie des districts de Kohala Nord, de Kohala Sud et d'Hāmākua, dans le comté d'Hawaï de l'État du même nom. Les census-designated places d'Halaʻula, Hawi et Kapaau se trouvent toutes les trois sur le flanc nord de la montagne, le reste du Kohala constituant une zone non incorporée.

Le Kohala culmine à 1 670 mètres d'altitude, ce qui en fait le quatrième volcan majeur de l'île^[1]. Comme tous les volcans boucliers, il possède des pentes très peu marquées et régulières en raison de la faible viscosité de ses laves. Il s'étend sur environ 600 km² et présente un volume de 14 000 km³ mais ne représente que 6 % de la surface de l'île^[1]. L'histoire géologique et éruptive du volcan, marquée notamment par un effondrement et un glissement de terrain de grande envergure, lui a donné un relief unique. Sa côte nord-est, l'Hāmākua Pali^[5], surplombe l'océan Pacifique sur vingt kilomètres de long, lui donnant une forme légèrement asymétrique^[6].

Plusieurs petites failles parcourent le sommet et les environs, de façon grossièrement parallèle à la côte nord. À l'origine perçues comme un résultat direct de l'effondrement, les scientifiques ont mis en évidence dans leur disposition autour de la caldeira une conséquence indirecte due à la soudaine baisse de contraintes^[6].

La montagne est entaillée, principalement sur son versant nord-est, par de nombreuses vallées en « V » fortement érodées. Juste au nord du sommet, une petite arête partage à quatre cents mètres de distance les eaux des vallées de Waipiʻo au sud-est et d'Honokane au nord-ouest. Cette arête fait partie de la zone de rift orientée nord-ouest/sud-est. À l'époque où le volcan était encore actif, des remontées de magma se produisent dans cette zone fragilisée par l'effondrement^[6],[7]. Les intrusions créent des fractures parallèles au rift, formant des horsts et des grabens. Dans la partie septentrionale du Kohala, ces failles empêchent de ce fait les eaux de pluie de suivre leur cours naturel vers le nord-est de la montagne. Deux grabens dictent leur cours dans leur vallée respective^[7]. Le versant sud-ouest a quant à lui peu de vallées, en raison du phénomène d'ombre pluviométrique qui tend à apporter moins de précipitations. Certaines vallées font plus de 800 mètres de profondeur ; celles de Waipiʻo et de Waimanu sont les plus anciennes et les plus larges^[8]. Le volcan est resté actif longtemps après leur formation, comme en témoignent les coulées de lave de Pololū, qui prennent deux directions différentes. Une cartographie récente des fonds sous-marins semble montrer que cette vallée s'étend légèrement au-delà des côtes et qu'elle se serait par conséquent formée lors du vaste glissement de terrain^[6].

En plus de son rôle majeur dans l'apparition de fractures, le complexe intrusif est un facteur important dans le développement de profondes vallées : il est à l'origine des nappes phréatiques. En effet, la lave hawaïenne étant extrêmement perméable et poreuse, l'eau de pluie s'infiltre habituellement facilement dans la roche, créant ainsi des « lentilles » d'eau douce sous la surface de l'île. Généralement, le sommet de la nappe phréatique dépasse de quelques mètres le niveau de la mer. Au contraire, les dykes, qui s'enfoncent profondément sous terre, ont une roche plus dense avec peu de fissures. Ils agissent comme des murs imperméables à travers lesquels l'eau souterraine ne peut s'infiltrer. Elle se retrouve piégée dans des réservoirs naturels, bien au-dessus du niveau de la mer, jusqu'à ce qu'elle trouve un passage par où s'écouler. Au Kohala, ces dykes près du sommet empêchent l'eau de suivre son cours normal dans le versant nord-est et guident son cours vers le nord-ouest et le sud-ouest, selon l'axe du rift, avant qu'elle puisse sortir de terre. Par conséquent, la plus grande quantité de l'eau contenue dans la partie septentrionale de la montagne finit dans les bassins de Waipiʻo-Waimanu ou d'Honokane-Pololū. L'importante érosion fluviatile qui en découle est responsable des fréquents effondrements dans les versants des vallées, accélérant leur élargissement^[7]. D'un autre côté, les nombreuses petites vallées secondaires, peu profondes, comme celles d'Honokane Iki, 'Awini, Honopue, Waikapu, 'Apua et Laupahoehoe sont privées d'une source importante d'eau en raison de leur orientation et leur développement est beaucoup plus lent. De même, la structure en graben près du sommet canalise l'eau et la caldeira principale est peu affectée par l'érosion fluviatile^[7].

Le Kohala s'est construit autour de deux zones de rift actives, une caractéristique que partagent tous les volcans de l'île d'Hawaï^[6],[9]. La double arête rectiligne est restée active au cours des phases bouclier et post-bouclier. La zone de rift sud-est passe sous le Mauna Kea et réapparaît plus loin à l'est au niveau de l'arête d'Hilo, comme le montrent les similitudes dans les échantillons de lave prélevés sur ces sites. De plus, ces deux zones sont alignées avec une troisième plus proche du Mauna Kea, si bien qu'elle a longtemps été associée à ce dernier. La plus grande partie de l'arête est faite de roches volcaniques à la polarité magnétique inversée, preuve qu'il est vieux de plus de 780 000 ans. Les plus anciennes laves du volcan, à l'extrémité du cap, ont été estimées à un peu plus d'un million d'années^[6].

Les coulées de lave du Kohala se classent en deux phases : les couches volcaniques basaltiques de Pololū ont été déposées dans la phase bouclier tandis que les couches d'Hāwī, plus jeunes, datent de la phase post-bouclier. Ces dernières, surmontant les roches de Pololū, sont principalement vieilles de 260 000 à 140 000 ans et sont surtout constituées d'hawaiite et de trachyte. La séparation entre les deux phases est assez floue, l'intervalle entre les deux étant très court^[6].

Le volcan termine son édification en bouclier 240 000 BP et décline depuis lors^[10]. Le sommet, densément boisé, consiste en de nombreux cônes qui ont produit de la lave depuis les deux zones de rift entre 240 000 et 120 000 ans BP^[1]. La datation au potassium-argon indique que le volcan a connu sa dernière éruption 120 000 ans BP, à la fin du Pléistocène^[1],[11]. Le Kohala est actuellement en transition entre la phase post-bouclier et la phrase érosive dans le cycle de vie des volcans hawaïens^[12].

L'United States Geological Survey a classé le Kohala dans une zone à faible risque éruptif^[13].

Les alizés soufflent d'est en ouest au-dessus de l'archipel d'Hawaï, qui chevauche le tropique du Cancer. Le Kohala est soumis à un fort gradient de précipitations en une très courte distance : sur la côte sud-ouest, il tombe entre 180 mm^[14] et 260 mm^[15] en moyenne par an, tandis que la station de Kehena, à cinq kilomètres au nord-ouest du sommet, à 1 200 mètres d'altitude sur la crête, reçoit 2 600 mm par an^[16]. Le phénomène d'ombre pluviométrique explique une telle différence en une quinzaine de kilomètres de distance seulement. Le versant nord-est du volcan, exposé au vent anabatique, reçoit une plus grande quantité de précipitations. Ainsi, en aval de la vallée de Pololū, il tombe en moyenne 1 500 mm par an^[17]. Sur le versant sud-ouest, la sécheresse est plus marquée durant les mois d'été à cause de l'accentuation du déficit de précipitations et d'une différence de température moyenne de +7 °C par rapport à l'hiver^[15], alors que le versant nord-est ne connaît pas de saison marquée^[17].

Par ailleurs, le versant sud-ouest connaît en moyenne 357 jours d'ensoleillement par an, un taux d'humidité de 48 % et une température de 26 °C^[14]. Si les températures mensuelles minimales n'y sont pas très différentes par rapport au versant nord-est, il connaît des moyennes mensuelles maximales plus marquées^[15],[18].

La neige est extrêmement rare au sommet du Kohala. Entre 1949 et 1975, seulement un épisode a été recensé à la station de Kehena, en août 1957, avec un centimètre et demi enregistré^[16].

En raison des conditions climatiques variées, le Kohala se compose d'écosystèmes très différents. Sur la côte se trouvent des reliques de forêt tropicale xérophile alors que le sommet et ses alentours sont couverts d'une forêt de nuage, un type de forêt tropicale humide qui baigne fréquemment dans le brouillard, source additionnelle importante d'humidité^[19]. Ce biome est rare et abrite un fort pourcentage des espèces endémiques et menacées dans le monde^[20]. Les sols du volcan sont riches en azote et favorisent le développement des racines^[21].

La forêt croît perpendiculairement aux alizés dominants, une caractéristique qui lui vaut de rencontrer de fréquentes formations nuageuses et d'abondantes précipitations. Par conséquent, le couvert végétal est vital dans l'alimentation des nappes phréatiques de l'île. Le rôle des écosystèmes du Kohala dans l'approvisionnement en eau douce a depuis longtemps été reconnu. Dès 1902, le garde du Service des forêts, E.M. Griffith, constate que la protection de la forêt ne signifie pas seulement l'accroissement des précipitations mais, plus important encore, la conservation des ressources en eau. Il affirme par ailleurs que le bien-être et la prospérité agricole futurs dans l'archipel d'Hawaï dépendent de la préservation de la forêt^[22]. Deux décennies plus tard, C.S. Judd écrit :

« L'heureuse combinaison d'arbustes, arbrisseaux, fougères, plantes grimpantes et autres formes de couverture végétale participent à garder le sol poreux et permettre à l'eau de s'infiltrer plus facilement dans les tunnels souterrains. Le feuillage réduit l'intensité des pluies et diminue leur impact pédologique. Une grande quantité de précipitations arrive lentement au sol grâce à cette triple combinaison végétale d'arbres, de buissons et de plantes basses et de ce fait la pluie, tombant sur une zone densément boisée, est retenue et, au lieu de se précipiter vers la mer sous forme de torrents destructeurs, alimente progressivement les sources et les bassins artésiens souterrains où elle est stockée sur de grands intervalles de temps. »

— C. S. Judd, superintendant des forêts à Hawaï (1924)^[22]

Avant le peuplement de l'archipel par l'homme, la faune et la flore du Kohala et de l'île en général ont connu un isolement de près de 4 000 kilomètres de toute autre terre significative^[23]. Les premières espèces à s'implanter il y a quelques millions d'années ont été amenées par le vent, les tempêtes ou en flottant sur l'océan. Le rythme des colonisations fructueuses est d'une tous les 35 000 ans. Les 2 000 espèces originelles du Kohala ont évolué en 8 500 à 12 500 espèces uniques, jusqu'à devenir totalement endémiques. Seuls 2,5 % environ des forêts tropicales humides dans le monde sont des forêts de nuage, ce qui en fait un habitat unique^[22].

La montagne abrite approximativement 155 espèces autochtones de vertébrés, de crustacés, de mollusques et de plantes. À celles-ci s'ajoutent une grande variété de champignons, d'hépatiques et de mousses. D'ailleurs, un quart des plantes de la forêt sont des mousses et des fougères. Elles participent à la capture de l'eau contenue dans les nuages et fournissent à leur tour des micro-habitats à certains invertébrés et amphibiens, ainsi qu'à leurs prédateurs. La capacité en eau de la forêt est estimée de 3 000 à 15 000 litres par hectare^[22].

La montagne est également couverte de plusieurs tourbières ouvertes dans la forêt de nuage. Elles se seraient formées dans des dépressions où les sols argileux empêchent un drainage correct, aboutissant à l'accumulation d'eau qui gêne le développement des racines des plantes ligneuses. Les tourbières du Kohala se caractérisent par la présence de cypéracées, de sphaignes et de l'espèce Sesbania tomentosa, appelée ʻōhai, endémique du Sud-Est de l'archipel et menacée. Quelques forêts tropicales humides et mésophytiques sont aussi présentes^[22].

Le même isolement qui a fait de l'écosystème du Kohala un milieu unique en son genre le rend également très vulnérable aux espèces invasives. La prolifération des mammifères ongulés, qui fragilisent les sols et accélèrent l'érosion^[20], et des espèces végétales implantées par l'homme sont parmi les plus grandes menaces sur l'écosystème local, qui se retrouve raréfié et fragmenté^[24]. Le longose (Hedychium gardnerianum) et le Goyavier de Chine (Psidium littorale) remplacent progressivement les espèces autochtones^[20]. Avant la colonisation par l'homme, de nombreux organismes comme les conifères ou les rongeurs ne s'étaient jamais implantés sur l'île et l'écosystème n'a jamais développé de défenses contre eux^[22].