En volcanologie, on sait que la modification des feuilles des arbres peut indiquer qu’un volcan montre des signes d’activité et risque d’entrer en éruption. Grâce à une nouvelle collaboration entre la NASA et la Smithsonian Institution, des scientifiques pensent désormais pouvoir détecter depuis l’espace les changements intervenus dans la végétation.
Lorsque le magma traverse la croûte terrestre, il libère du dioxyde de carbone et d’autres gaz qui remontent eux aussi à la surface. Les arbres qui absorbent ce dioxyde de carbone deviennent plus verts la végétation devient plus luxuriante. Ces changements sont visibles sur les images des satellites de la NASA, comme le Landsat 8, ainsi que sur celles des instruments à bord des vaisseaux spatiaux.
Dix pour cent de la population mondiale vit dans des zones exposées aux risques volcaniques. Il est impossible de prévoir les éruptions volcaniques. Il est donc essentiel de prendre en compte les premiers signes d’activité volcanique dans l’intérêt de la sécurité publique, en particulier aux États-Unis qui sont l’un des pays les plus volcaniques au monde.
Lorsque le magma remonte vers la surface avant une éruption, il libère des gaz, notamment du dioxyde de carbone (CO2) et du dioxyde de soufre (SO2). Les composés soufrés sont facilement détectables depuis l’espace. Cependant, les émissions de CO2 – qui précèdent celles de SO2 – et indiquent qu’un volcan est prêt à se réveiller, sont difficiles à détecter depuis l’espace.
La détection à distance du verdissement de la végétation par le dioxyde de carbone est susceptible d’offrir aux scientifiques un outil supplémentaire – en complément de la sismicité et du gonflement du sol – pour se faire une idée de ce qui se passe sous le volcan.
Les volcans émettent beaucoup de dioxyde de carbone, mais la quantité de CO2 déjà présente dans l’atmosphère est telle qu’il est souvent difficile de mesurer précisément celle d’origine volcanique. Si les éruptions majeures peuvent expulser suffisamment de dioxyde de carbone pour être mesurables depuis l’espace grâce à des capteurs comme l’Orbiting Carbon Observatory 2 de la NASA, la détection de ces signaux d’alerte pré-éruptive, beaucoup plus faibles, reste difficile.
De ce fait, les scientifiques doivent se rendre sur le terrain pour mesurer directement le dioxyde de carbone. Parmi les quelque 1 350 volcans potentiellement actifs dans le monde, beaucoup se trouvent dans des régions reculées ou sur des terrains montagneux difficiles d’accès. La surveillance du dioxyde de carbone sur ces sites est donc difficile, coûteuse et parfois dangereuse. C’est pourquoi des équipes de volcanologues se sont associées à des botanistes et à des climatologues pour observer les arbres afin de surveiller l’activité volcanique. De nombreux satellites peuvent être utilisés pour effectuer ce type d’analyse. Les scientifiques ont comparé les images recueillies par le Landsat 8, le satellite Terra de la NASA, le Sentinel-2 de l’Agence spatiale européenne et d’autres satellites d’observation de la Terre pour surveiller les arbres autour de l’Etna en Sicile. Les observations ont montré une forte corrélation entre la couleur des feuilles des arbres et le dioxyde de carbone généré par le magma.
La validation de l’imagerie satellitaire par les observations sur le terrain est un défi que certains climatologues relèvent en effectuant des relevés d’arbres autour des volcans. Lors de la mission Airborne Validation Unified Experiment: Land to Ocean de mars 2025 avec la NASA et la Smithsonian Institution, les scientifiques ont utilisé un spectromètre installé sur un avion pour analyser les couleurs de la végétation au Panama et au Costa Rica. Un groupe de chercheurs a collecté des échantillons de feuilles d’arbres près du volcan Rincon de la Vieja au Costa Rica tout en mesurant les niveaux de dioxyde de carbone. Ces travaux ont permis une interaction entre écologie et volcanologie. Les chercheurs s’intéressent non seulement à la réaction des arbres au dioxyde de carbone volcanique, un signe avant-coureur d’une éruption, mais aussi à la quantité que les arbres sont capables d’absorber, ce qui est une fenêtre sur l’avenir de la Terre lorsque tous les arbres de la planète seront exposés à des niveaux élevés de dioxyde de carbone.
Toutefois, l’utilisation des arbres comme indicateurs du dioxyde de carbone volcanique présente des limites. De nombreux volcans présentent des environnements où les arbres ne sont pas en nombre suffisant pour être photographiés par satellite. Dans certains environnements forestiers, les arbres réagissent différemment aux variations des niveaux de dioxyde de carbone. De plus, les incendies, les conditions météorologiques changeantes et les maladies des plantes peuvent compliquer l’interprétation des données satellitaires sur les gaz volcaniques.
Cependant, les observations du dioxyde de carbone d’origine volcanique présentent de nombreux avantages. Une équipe scientifique a modernisé le réseau de surveillance du volcan Mayon, aux Philippines, en y intégrant des capteurs de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre. En décembre 2017, des chercheurs philippins ont utilisé ce système pour détecter les signes d’une éruption imminente et ont conseillé des évacuations de la zone autour du volcan. Plus de 56 000 personnes ont été évacuées en toute sécurité avant le début d’une éruption majeure le 23 janvier 2018. Grâce aux alertes précoces, aucune victime n’a été à déplorer.
On peut donc conclure que l’utilisation des satellites pour surveiller les arbres autour des volcans peut permettre aux scientifiques d’avoir un aperçu plus précoce de l’activité volcanique.
Source : NASA.
Végétation en milieu volcanique en Nouvelle Zélande (Photo : C. Grandpey)
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Scientists know that changing tree leaves can indicate when a nearby volcano is becoming more active and might erupt. In a new collaboration between NASA and the Smithsonian Institution, scientists now believe they can detect these changes from space.
As volcanic magma ascends through the Earth’s crust, it releases carbon dioxide and other gases which rise to the surface. Trees that take up the carbon dioxide become greener and more lush. These changes are visible in images from NASA satellites such as Landsat 8, along with airborne instruments.
Ten percent of the world’s population lives in areas susceptible to volcanic hazards. There’s no way to prevent volcanic eruptions, which makes the early signs of volcanic activity crucial for public safety and the United States is one of the world’s most volcanically active countries.
When magma rises underground before an eruption, it releases gases, including carbon dioxide and sulfur dioxide. The sulfur compounds are readily detectable from orbit. But the volcanic carbon dioxide emissions that precede sulfur dioxide emissions – and provide one of the earliest indications that a volcano is no longer dormant – are difficult to distinguish from space.
The remote detection of carbon dioxide greening of vegetation potentially gives scientists another tool — along with seismic waves and changes in ground height—to get a clear idea of what’s going on underneath the volcano.
Volcanoes emit a lot of carbon dioxide, but thereis so much existing carbon dioxide in the atmosphere that it is often hard to measure the volcanic carbon dioxide specifically. While major eruptions can expel enough carbon dioxide to be measurable from space with sensors like NASA’s Orbiting Carbon Observatory 2, detecting these much fainter advanced warning signals has remained elusive.
Because of this, scientists must trek to volcanoes to measure carbon dioxide directly. However, many of the roughly 1,350 potentially active volcanoes worldwide are in remote locations or challenging mountainous terrain. That makes monitoring carbon dioxide at these sites labor-intensive, expensive, and sometimes dangerous.
This why seceral volcanologists have joined forces with botanists and climate scientists to look at trees to monitor volcanic activity. Plenty of satellites cen be used to do this kind of analysis. Scientists have compared images collected with Landsat 8, NASA’s Terra satellite, ESA’s (European Space Agency) Sentinel-2, and other Earth-observing satellites to monitor trees around Mount Etna in Sicily. They have shown a strong correlation between tree leaf color and magma-generated carbon dioxide.
Confirming accuracy on the ground that validates the satellite imagery is a challenge that some climate scientists are tackling with surveys of trees around volcanoes. During the March 2025 Airborne Validation Unified Experiment: Land to Ocean mission with NASA and the Smithsonian Institution, they deployed a spectrometer on a research plane to analyze the colors of plant life in Panama and Costa Rica. A group of investigators collected leaf samples from trees near the active Rincon de la Vieja volcano in Costa Rica while also measuring carbon dioxide levels. The research is a two-way interdisciplinary intersection between ecology and volcanology. The researchers are interested not only in tree responses to volcanic carbon dioxide as an early warning of eruption, but also in how much the trees are able to take up, as a window into the future of the Earth when all of Earth’s trees are exposed to high levels of carbon dioxide.
Relying on trees as proxies for volcanic carbon dioxide has its limitations. Many volcanoes display environments twith not enough trees for satellites to image. In some forested environments, trees respond differently to changing carbon dioxide levels. Moreover, fires, changing weather conditions, and plant diseases can complicate the interpretation of satellite data on volcanic gases.
However, volcanic carbon dioxide observations show many benefits. A scientific team upgraded the monitoring network at Mayon volcano in the Philippines to include carbon dioxide and sulfur dioxide sensors. In December 2017, government researchers in the Philippines used this system to detect signs of an impending eruption and advocated for mass evacuations of the area around the volcano. Over 56,000 people were safely evacuated before a massive eruption began on January 23, 2018. As a result of the early warnings, there were no casualties.
One can conclude that using satellites to monitor trees around volcanoes may give scientists earlier insights into volcanic activity.
Source : NASA.
Claude Grandpey : Volcans et Glaciers 