Mois : juillet 2019

Comment lire un interférogramme // How to read an interferogram

Depuis le début des années 1990, les scientifiques utilisent des satellites radar pour cartographier les mouvements ou les déformations de la surface de la Terre. Le radar à synthèse d’ouverture interférométrique (InSAR) calcule la différence entre deux images radar acquises par un satellite en orbite, prises à des moments différents, mais concernant un même endroit sur Terre. Cette différence s’appelle un interférogramme; il s’agit d’une carte présentant une certaine ressemblance avec un arc-en-ciel sur laquelle apparaît la déformation de surface.
La déformation est un paramètre important pour surveiller l’activité des volcans hawaïens. En effet, la morphologie d’un volcan peut se modifier au gré des mouvements du magma dans leurs systèmes d’alimentation. Cela peut entraîner des déplacements de leurs pentes à cause de failles ou à cause de la gravité, en particulier lorsqu’ils subissent des changements internes de pression. Les interférogrammes, associés au GPS et aux tiltmètres, permettent aux scientifiques du HVO d’étudier le comportement d’un volcan lorsque sa morphologie est en train de changer.
Les interférogrammes couvrent de vastes étendues – l’ensemble de Big Island peut apparaître dans une seule scène radar! – et fournissent une précision centimétrique du mouvement du sol. Cependant, l’interprétation des interférogrammes est parfois compliquée. Voici quelques conseils pour les comprendre.
La différence de distance au sol entre deux passages d’un satellite, appelée phase interférométrique, est représentée par des franges ou des bandes de couleur dans un interférogramme. Cette différence inclut les déformations de la surface qui se sont produites entre les passages, mais elle est également influencée par l’incertitude des orbites des satellites, les ambiguïtés topographiques, les conditions atmosphériques et d’autres sources d’erreur. Tous ces paramètres contribuent à la phase interférométrique. Pour obtenir le vrai mouvement du sol, il faut compenser ces sources d’erreur.
La première étape de la lecture d’un interférogramme consiste à déterminer à quel moment la déformation s’est produite. Différents satellites utilisent différentes longueurs d’onde et permettent de contrôler l’ampleur de la déformation du sol représentée par frange colorée. Dans l’interférogramme présenté ci-dessous, le satellite utilisé est le système COSMO-SkyMed (CSK) de l’Agence spatiale italienne. La longueur d’onde du radar pour le CSK est la bande X (environ 3,3 centimètres de longueur totale). Étant donné qu’un interférogramme est créé à l’aide d’ondes radar qui se déplacent entre le satellite et la Terre, la déformation est calculée en fonction de la moitié de la longueur d’onde. Cela signifie que lors de la lecture d’un interférogramme CSK, une frange équivaut à 1,65 centimètre de changement entre les deux dates.
La deuxième étape consiste à compter les franges colorées afin de déterminer l’ampleur de la déformation indiquée dans un interférogramme. La déformation volcanique ayant souvent une forme concentrique, il faut donc commencer par l’extérieur du motif de franges et compter le nombre de cycles de couleur allant du bord de la zone déformée au centre. Il faut ensuite multiplier le nombre de franges colorées par la demi-longueur d’onde pour déterminer l’ampleur de la déformation.
La troisième étape consiste à déterminer si la surface s’est déplacée vers le haut ou le bas. Pour ce faire, lorsque l’on compte les franges de l’extérieur vers l’intérieur d’un motif concentrique, il faut noter le sens des changements de couleur. On regarde si le motif passe du bleu au violet et au jaune en allant vers le centre, ou du bleu au jaune et au violet. L’échelle de couleur au bas de l’image révèle que la tendance bleu-jaune-violet montre une hausse, ce qui signifie que, dans cet interférogramme, le sol se déplace vers le satellite; il y a donc une inflation. La séquence de couleurs doit toujours être définie sur une barre d’échelle dans l’interférogramme, ainsi que la demi-longueur d’onde, car tous les interférogrammes n’utilisent pas la même séquence de couleurs et tous les satellites radar n’ont pas la même longueur d’onde.
La dernière étape consiste à interpréter les informations collectées. Sur l’interférogramme CSK ci-dessous, il y a 3 franges colorées à l’intérieur de la caldeira du Kilauea, ce qui signifie que la surface dans cette région s’est déplacée vers le satellite; elle a gonflé d’environ 4,95 centimètres entre le 6 avril et le 2 juin 2019. Il faut se rappeler que les franges colorées incluent non seulement le déplacement, mais également d’autres influences, telles que les erreurs orbitales et les anomalies atmosphériques. Ce type d’anomalie est particulièrement répandu autour de hautes montagnes, comme le Mauna Loa et le Mauna Kea, et dans les zones de forte topographie, comme le flanc sud du Kilauea. Dans ce cas, les anomalies atmosphériques ne sont probablement pas un problème, car la zone de déformation est plus petite que la plupart des situations météorologiques. Les scientifiques compensent également les erreurs orbitales car ils connaissent très précisément les orbites des satellites. Cependant, des erreurs topographiques dues aux importants changements intervenus au sommet de Kilauea en 2018 pourraient introduire une certaine erreur dans la mesure. De plus, comme les satellites radar ne sont pas orientés directement vers la Terre, la déformation dans les interférogrammes est un ensemble de déplacements verticaux et horizontaux, bien que les changements verticaux soient généralement dominants.
Source: USGS, HVO.

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Since the early 1990s, scientists have used radar satellites to map movement or deformation of Earth’s surface. Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) calculates the difference between two radar images acquired by an orbiting satellite taken at different times but looking at the same place on Earth. This difference is called an interferogram and is essentially a ainbow-like map of surface deformation.
Deformation is an important parameter to monitor activity of Hawaiian volcanoes. Indeed, volcanoes can change their shape as magma moves in and out of their plumbing systems, as their slopes shift on faults or because of gravity, and when they have internal changes in pressure. Interferograms, together with GPS and tilt, help HVO scientists study the behaviour of a volcano when its morphology is changing.
Interferograms cover large areas of land – the whole Big Island can fit into a single radar scene! – and provide centimetre-scale accuracy of ground motion. However, interferograms can be tricky to read. Here are a few tips to understand them.
The difference in the distance to the ground between two satellite passes, known as the interferometric phase, is shown as fringes or bands of colour in an interferogram. This difference includes deformation of the surface that occurred between passes, but it is also influenced by uncertainty in satellite orbits, topographic ambiguities, atmospheric conditions, and other sources of error. These all contribute to the interferometric phase. To get at the true movement of the ground, you have to compensate for these sources of error.
The first step in reading an interferogram is to determine when the deformation occurred. Different satellites use different wavelengths, and that controls the amount of ground deformation represented per coloured fringe. In the interferogram shown here below, the satellite used is the Italian Space Agency’s COSMO-SkyMed (CSK) system. The radar wavelength for CSK is X-band (approximately 3.3 centimetres in total length). Because an interferogram is made using radar waves that travel to Earth from the satellite and back, the deformation is calculated in terms of half the wavelength. This means that when reading a CSK interferogram, one fringe is equal to 1.65 centimetres of change between the two dates.
Step two is to count the coloured fringes to determine the amount of deformation shown in an interferogram. Volcanic deformation is often concentric in shape, so start on the outside of the fringe pattern and count the number of colour cycles from the edge of the deformed area to the center. Multiply the number of coloured fringes by the half wavelength to determine the magnitude of the deformation.
Step three is to determine if the surface moved up or down. To do this, as you count fringes from the outside to the inside of a concentric pattern, note the sense of colour changes. Look if the pattern goes blue-purple-yellow in towards the centre, or blue-yellow-purple. The colour scale at the bottom of the image reveals that blue-yellow-purple is an increasing trend, which in this interferogram, means that the ground is moving towards the satellite—it is inflating! The colour sequence should always be defined on a scale bar in the interferogram, along with the half wavelength, because not all interferograms use the same colour sequence, and not all radar satellites have the same wavelength.
The last step is to interpret the information you have collected. On the CSK interferogram shown here, there are 3 coloured fringes inside the Kilauea Caldera, which means that the surface within this region moved towards the satellite, or inflated, by about 4.95 centimetres between April 6th and June 2nd, 2019. One should remember that the coloured fringes include not just displacement, but also other influences, like orbital errors and atmospheric anomalies. These sorts of anomalies are especially prevalent around tall mountains, like Mauna Loa and Mauna Kea, and areas of very steep topography, like the south flank of Kīlauea. In this case, atmospheric anomalies are probably not an issue, since the area of deformation is smaller than most weather patterns. Scientists also compensate for orbital errors, since they know the satellite orbits very precisely. However, topographic errors due to the massive changes that took place at the summit of Kilauea in 2018 might introduce a small amount of error to the measurement. Besides, because radar satellites don’t look straight down on Earth, the deformation in interferograms is a combination of vertical and horizontal displacements, although vertical changes usually dominate.
Source: USGS, HVO.

 

Interférogramme COSMO-SkyMed (CSK) couvrant la zone sommitale du Kilauea entre le 6 avril et le 2 juin 2019. Chaque frange de couleur représente 1;65 centimètre de déplacement du sol. Les franges de couleur les plus resserrées à l’intérieur de la caldeira indiquant une inflation bien localisée, alors que les franges les plus espacées dans la partie NO de la caldeira indiquent une faible inflation dont le centre se trouve à proximité du Jaggar Museum. Chaque cycle de couleur ou frange à l’intérieur de la caldeira a été doté de nombres en blanc sur l’interférogramme; ils font référence à un ensemble de 3 franges correspondant à un déplacement de 3 X 1,65= 4,95 cm. Ces données ont été fournies par l’agence Spatiale Italienne pour permettre au HVO d’effectuer des mesures de contrôle du Kilauea.
Vous trouverez une image haute résolution à cette adresse:
http://bigislandnow.com/wp-content/uploads/2019/06/VolcanoWatch_20June_Graphic.png

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COSMO-SkyMed interferogram (CSK) covering the summit area of Kilauea between April 6th and June 2nd, 2019. Each colour fringe represents 1.65 centimetres of ground movement. The closely spaced colour fringes within the caldera indicate well-localized inflation, while the broader fringes in the NW portion of the caldera indicate minor inflation centered near the Jaggar Museum. Each colour cycle or fringe inside the caldera has been given white numbers on the interferogram; they refer to a set of 3 fringes corresponding to 3 X 1.65 = 4.95 cm of displacement. This data was provided by the Italian Space Agency to help HVO to carry out Kilauea monitoring measures.
You will find a high resolution image at this address:
http://bigislandnow.com/wp-content/uploads/2019/06/VolcanoWatch_20June_Graphic.png

Eruption du Stromboli (suite) // Eruption of Stromboli Volcano (continued)

Suite à l’épisode éruptif du 3 juillet 2019 et une réunion des services compétents (INGV, Protection Civile..), le niveau d’alerte du Stromboli est passé du Vert au Jaune. Comme d’habitude, une telle mesure est prise une fois l’éruption déclenchée ou terminée. Comme je l’indiquais précédemment, et quoi qu’en disent certains, la volcanologie actuelle n’est pas en mesure de prévoir ces événements soudains.

L’INGV a fait savoir que les explosions du 3 juillet, avec l’arrivée en mer d’une quantité non négligeable de matériaux pyroclastiques, ont également provoqué un « petit tsunami », qui « n’a toutefois pas eu d’impact significatif. » La station d’Ispra à Ginostra « a enregistré une variation maximale d’environ 40 cm du niveau de la mer correspondant à la séquence paroxystique ». L’INGV indique que l’on observe « des séquences de spattering dans la zone centre-sud du cratère. (NDLR : En ce moment, la bouche située dans ce secteur expulse régulièrement des matériaux à une centaine de mètres de hauteur, avec des retombées qui se limitent à la zone cratérique.)

Les excursions au sommet du Stromboli sont suspendues jusqu’à nouvel ordre.
La zone la plus touchée par l’éruption est celle de Ginostra dont les ruelles ont été recouvertes d’une épaisse couche de cendre et de lapilli. Sur place, une équipe de volontaires est arrivée pour aider au nettoyage et sécuriser les voies de secours.

Source : La Sicilia.

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Following the eruptive episode of 3 July 2019 and a meeting of the competent services (INGV, Civil Protection ..), the warning level of Stromboli has changed from green to yellow. As usual, such a measurement is taken once the eruption is triggered or terminated. As I said before, and whatever some say, the current volcanology is not able to predict these sudden events.
The INGV reported that the explosions of July 3, with the expulsion at sea of ​​a significant amount of pyroclastic material, also caused a « small tsunami », which « however did not have a significant impact .  » The Ispra station in Ginostra « recorded a maximum variation of about 40 cm from sea level corresponding to the paroxysmal sequence ». The INGV indicates that we observe « spattering sequences in the south-central zone of the crater. » (Editor’s note: At this moment, the vent located in this sector regularly expels materials at a hundred meters of height, with fallout that is confined to the crater zone.)
Excursions to the summit of Stromboli are suspended until further notice.
The area most affected by the eruption is that of Ginostra whose streets have been covered with a thick layer of ash and lapilli. On site, a team of volunteers arrived to help clean up and secure the emergency exits.
Source: La Sicilia.

Exemple d’activité dans la zone centre-sud du cratère (Image webcam Skyline)

Image de la webcam cet après-midi vers 13 heures. Il y a de la pression dans les conduits éruptifs. Le volcan est en train de retrouver son dynamisme strombolien habituel.

Ce soir, le spectacle est au rendez-vous grâce à la webcam Skyline. L’activité est relativement intense au niveau de la bouche n°4 et accessoirement de la n°5. Le Stromboli semble avoir repris son rythme de croisière…

La fonte des glaciers islandais (suite) // The melting of Icelandic glaciers (continued)

L’Islande est l’une des régions du monde où la fonte des glaciers est particulièrement visible. J’ai eu l’occasion d’écrire plusieurs notes expliquant à quel point le phénomène était inquiétant.
Grâce à une série de huit photos prises entre 2012 et 2019, un garde-forestier islandais vient d’apporter une nouvelle preuve de la fonte de la glace dans son pays. Pendant chacune de ces huit années, il a réalisé un cliché du glacier Skaftafell dans le sud de l’île, du même endroit, à la même époque de l’année (entre février et avril) avec le même angle de prise de vue. Les résultats ne laissent pas le moindre doute sur les effets du réchauffement climatique. Le glacier se réduit comme peau de chagrin.
Le recul du Skaftafellsjökull n’a rien de surprenant. Un rapport du Met Office islandais indique que les 269 glaciers islandais ont perdu 750 km2 de surface depuis l’an 2000. En 2018, certains glaciers ont reculé jusqu’à 300 mètres pendant une seule année. Comme ailleurs dans le monde, la fonte rapide des glaciers islandais aura inévitablement de sérieuses conséquences, notamment pour les réserves d’eau potable et pour les écosystèmes des zones humides proches des glaciers.
Source: France Info.

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Iceland is one of the regions in the world where the melting of glaciers can clearly be seen. I have written several notes explaining how disturbing the phenomenon was.
Through a series of eight photos taken between 2012 and 2019, an Icelandic ranger has just brought new evidence of melting ice in his country. During each of these eight years, he made a snapshot of the Skaftafell glacier in the south of the island, from the same place, at the same time of the year (between February and April) with the same angle of view. The results leave no doubt about the effects of global warming. The glacier is shrinking.
The retreat of Skaftafellsjökull is not surprising. A report from the Icelandic Met Office indicates that the 269 Icelandic glaciers have lost 750 km2 of surface area since 2000. In 2018, some glaciers retreated by 300 metres in a single year. As elsewhere in the world, the rapid melting of Icelandic glaciers will inevitably have serious consequences, especially for drinking water supplies and for ecosystems in wetlands near glaciers.
Source: France Info .

Vues du Skaftafelljökull dans les années 2000 (Photo: C. Grandpey)

Quelques réflexions sur l’éruption du Stromboli le 3 juillet 2019

Comme je l’ai indiqué dans une note le 3 juillet au soir, le Stromboli a connu un violent épisode explosif dans l’après-midi de ce même jour. Deux randonneurs qui se trouvaient au mauvais endroit au mauvais moment ont reçu la pluie de lapilli incandescents projetés par le volcan. L’un d’eux, un Sicilien de 35 ans est décédé ; son ami brésilien été retrouvé en état de choc et déshydraté. Il est bon de noter que les deux hommes se trouvaient en dessous de l’altitude 400 mètres au-delà de laquelle un guide est obligatoire pour accéder au sommet du volcan. Les lapilli incandescents ont mis le feu à la végétation et la presse italienne fait état d’intervention de Canadair pour éteindre les foyers.

L’éruption s’est produite en pleine saison touristique et certains vont inévitablement poser la question : Faut-il interdire l’accès au volcan, même avec les guides? Personnellement, je ne le pense pas. Comme je l’ai indiqué dans ma note du 3 juillet, de tels paroxysmes se produisent de temps à autre sur le Stromboli, mais ils restent des événements isolés.

Il y a quelques semaines, j’avais attiré l’attention sur l’émission de fréquents panaches de cendre noire, signe d’effondrements dans les conduits éruptifs. Il est fort à parier que ces effondrements ont obstrué un ou plusieurs conduits d’alimentation. La pression de gaz s’est alors accumulée jusqu’au jour (le 3 juillet) où elle a fait sauter la bouchon en provoquant les événements et la panique que l’on sait. Hier soir, l’activité strombolienne était intense, avec une belle incandescence au-dessus du sommet du Stromboli. La lave s’écoulait le long de la Sciara del Fuoco. Ce matin, plusieurs bouches sont actives, en particulier dans la partie centrale de la terrasse cratèrique et on entend la « respiration » du volcan. Cette situation tend à montrer que le Stromboli continue à évacuer les gaz et les matériaux qui étaient bloqués dans les conduits d’alimentation.

Il sera prudent d’attendre quelques jours (je dirais jusqu’à la fin de la semaine) pour s’assurer que le retour à la normale a bien eu lieu avant de reprendre les excursions, accompagnées ou non. Il serait toutefois stupide d’interdire l’accès au volcan pendant les prochaines semaines. Le tourisme étant un atout majeur dans l’économie sicilienne, je serais surpris que les autorités adoptent une telle mesure.

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21 heures : Le Stromboli est encore très actif ce soir, avec de belles séquences éruptives stromboliennes qui projettent des matériaux incandescents à une centaine de mètres de hauteur. Au vu des excellentes images délivrées en direct (avec le son !) par la webcam Skyline, il semble que ce soit la bouche n°4 (et parfois la n°5) qui est la plus active avec de petites projections incessantes ponctuées d’événements plus puissants. Il semble que la lave ait cessé de couler sur la Sciara del Fuoco. Petit à petit, le Stromboli retrouve son rythme habituel. Toutefois, comme je l’écrivais précédemment, je pense qu’il est souhaitable d’attendre quelques jours avant de conduire des touristes vers le sommet avec les guides. La volcanologie actuelle ne permet pas de prévoir les éruptions..

L’activité strombolienne est soutenue ce matin, mais n’a pas l’ampleur des explosions enregistrées hier (Image webcam Skyline)

Image de l’éruption du 3 juillet 2019 (Source: ANSA)

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Voici quelques captures d’écran de la webcam Skyline  réalisées ce soir entre 19 heures et 21 heures: