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Hawaï : Un LiDAR au HVO // Hawaii : A LiDAR at HVO

De nos jours, le LIDAR est un instrument précieux dans le domaine de la cartographie topographique. Acronyme de l’anglais LIght Detection And Ranging, autrement dit « détection et télémétrie par la lumière  », c’est une technologie de télédétection qui utilise des faisceaux laser pour mesurer des distances et des mouvements précis en temps réel.

Les données LiDAR permettent de générer un large éventail de supports, des cartes topographiques détaillées aux modèles 3D précis pour guider en toute sécurité un véhicule autonome dans un environnement en perpétuel mouvement. La technologie LiDAR est également utilisée pour évaluer les dangers et les catastrophes naturelles comme les coulées de lave, les glissements de terrain, les tsunamis et les inondations.

L’Observatoire des volcans d’Hawaï (HVO) dispose désormais de son propre système LiDAR, ce qui permettra aux scientifiques de disposer de données cartographiques plus fréquemment qu’auparavant.

Le LiDAR fonctionne en émettant plusieurs milliers d’impulsions laser par seconde, puis en enregistrant avec précision les temps de retour des ondes lumineuses une fois qu’elles ont été réfléchies par différentes surfaces dans l’espace tridimensionnel. Sur les volcans hawaïens,il s’agit le plus souvent de surfaces de coulées de lave. Les temps de retour permettent de calculer automatiquement les distances par rapport à ces surfaces, tout en fournissant leurs coordonnées X, Y et Z lorsque la position de l’instrument est connue avec précision. La compilation de toutes les mesures donne naissance à un « nuage de points » qui décrit la zone étudiée.
Les systèmes LiDAR sont complexes et donc coûteux. C’est la raison pour laquelle les études antérieures sur l’île d’Hawaï ne pouvaient être effectuées qu’en fonction de la disponibilité des fonds et des organismes possédant cet équipement. La situation a changé avec l’adoption de la loi de 2019 sur les crédits supplémentaires pour les secours en cas de catastrophe (Additional Supplemental Appropriations for Disaster Relief Act) par le Congrès américain, ce qui a fourni au HVO les fonds nécessaires pour acheter un système LiDAR. Le nouvel outil est un LiDAR aéroporté Riegl VUX-120 qui peut être monté sur un hélicoptère et permet de réaliser des relevés de zones plus étendues qu’un système terrestre traditionnel.
L’instrument est arrivé en pièces détachées en novembre 2022. Il a été monté et est devenu opérationnel grâce à la collaboration de l’Université d’Hawaï et de l’armée américaine. Les travaux de montage ont été achevés en août 2024.
Un technicien de l’armée américaine est venu au HVO en septembre pour montrer au personnel comment utiliser le VUX-120 et donner des conseils lors de sa première utilisation. Le LiDAR a effectué avec succès son premier vol le 5 septembre à bord d’un hélicoptère sous lequel il avait été monté. Il a été décidé de survoler la zone de l’éruption du 3 juin sur le rift sud-ouest du Kilauea. Ce premier vol a été un succès complet.
Les données ont été capturées avec une densité d’environ 60 points par mètre carré, ce qui a permis la réalisation d’un modèle topographique de haute précision de la zone de l’éruption du 3 juin. La qualité des données pourra être améliorée à l’avenir, ce qui est particulièrement important lorsqu’il s’agit d’évaluer les risques volcaniques.
Le HVO continue de s’appuyer sur des relevés photographiques pour établir une cartographie rapide de la topographie lors des éruptions, mais le VUX-120 fournira des ensembles de données plus précis lorsque le HVO disposera de suffisamment de temps pour effectuer les relevés. Cela n’a pas été possible lors de la récente et brève éruption dans la Middle East Rift Zone du Kīlauea.
Source : USGS / HVO.

Image du haut : un instantané du nuage de points du vol d’essai LiDAR du HVO du 5 septembre le long de la zone de rift sud-ouest du Kīlauea. Les points sont affichés en vraies couleurs grâce à une caméra intégrée au système LiDAR. La largeur de cette vue s’étend sur environ 440 mètres.
Image du bas : presque la même vue depuis un survol en hélicoptère du HVO le 6 février.

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Today, LIDAR is a valuable tool in the field of topographic mapping. Acronym for LIght Detection And Ranging, it is a remote sensing technology that uses laser beams to measure precise distances and movements in real time. LiDAR data can be used to generate a wide range of media, from detailed topographic maps to precise 3D models to safely guide an autonomous vehicle in a constantly moving environment. LiDAR technology is also used to assess hazards and natural disasters such as lava flows, landslides, tsunamis and floods.

The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) now has a LiDAR system of its own to generate mapping products more frequently than ever before. The LiDAR operates by emitting many thousands of laser pulses per second, then recording the precise return times of the light waves after reflecting off different features in three-dimensional space. On Hawaiian volcanoes, these features are usually the surfaces of lava flows. The return times are used to automatically calculate distances to those features, providing their X, Y and Z coordinates when the instrument’s position is precisely known. Compiling all the individual measurements results in a “point cloud” depicting the surveyed area.

LiDAR systems are complex, and therefore expensive, so prior surveys on Hawaiʻi Island could only be conducted when permitted by the availability of funding and collaborators. That changed with passage of the Additional Supplemental Appropriations for Disaster Relief Act of 2019 by U.S. Congress, providing HVO with funds to purchase a LiDAR system. The new tool is a Riegl VUX-120 airborne LiDAR system which is mountable to a helicopter and enables surveys of more expansive areas than a terrestrial system.

The instrument arrived unoperational in November 2022. It was mounted and became operational thankds to the collaboration of the University of Hawaiʻi and the U.S. Army. The setup work was completed in August 2024.

A U.S. Army technician visited the Observatory in September to teach staff how to use the VUX-120 and assist during its first operation. The system successfully completed its first flight on September 5th aboard a helicopter to the belly os which the LiDAR had been mounted. It was decided to survey the vicinity of the June 3rd Kīlauea Southwest Rift Zone eruption. This first flight was a complete success.

Data were captured at a density of about 60 points per square meter, enabling the construction of a high-accuracy digital elevation model of the June 3rd eruption vicinity. Some lessons were learned to further improve data quality in the future, which is especially important when the resulting models might be used for assessments of volcanic hazards.

HVO continues to rely on photographic surveys for rapid-response mapping of topography during eruptions, but the VUX-120 will provide more definitive datasets when time allows for its slightly longer-duration surveys, which were not possible during the recent brief Kīlauea middle East Rift Zone eruption.

Source : USGS / HVO.

Asie : on ne touche pas aux glaciers ! // Asie : don’t meddle with the glaciers!

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, les glaciers – de l’Himalaya, en particulier – sont le château d’eau de l’Asie et leur fonte à cause du réchauffement climatique d’origine anthropique serait désastreuse pour des centaines de millions de personnes.
En Asie centrale, le Kirghizistan est l’un des pays sous la menace du réchauffement climatique. Bordé par le Kazakhstan, la Chine, le Tadjikistan et l’Ouzbékistan, il est plus loin de la mer que les autres pays et tous ses cours d’eau coulent dans des systèmes fermés qui n’atteignent pas la mer. La région montagneuse du Tian Shan couvre plus de 80 % du pays (le Kirghizistan est parfois appelé «la Suisse de l’Asie»), le reste étant constitué de vallées et de plaines. Les glaciers sont des sources cruciales d’eau douce et jouent un rôle important dans la sécurité alimentaire du Kirghizistan, car l’eau de fonte des glaces est utilisée pour l’irrigation et l’agriculture.
Le Kirghizistan a ouvert une enquête criminelle suite à la destruction d’un glacier par une entreprise privée. Cela montre les inquiétudes du pays face au risque de pénuries d’eau en Asie centrale. Les glaciers constituent une source vitale d’eau douce au Kirghizistan qui en héberge des milliers. Cependant, la hausse des températures due au réchauffement climatique et aux opérations minières les met en danger.
Une partie d’un glacier dans le sud de la région d’Osh a été détruite lorsqu’une entreprise privée a ouvert illégalement une route permettant l’accès à une mine de charbon dans la région, de toute évidence en collusion avec une entreprise publique. Suite à ces travaux entrepris dans la clandestinité, une superficie de 9 392 mètres carrés a été détruite. Une enquête pénale a été ouverte pour violation des règles de sécurité environnementale et « abus de position officielle ».
Source : AFP, Wikipedia.

Source: Wikipedia

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As I put it before, glaciers – especially in the Himalayas – are the water tower of Asia and their melting because of human-caused global warming would be a disastrous for hundreds of millions of people.

In Central Asia, Kyrgyzstan is one of these countries. Bordering Kazakhstan, China, Tajikistan and Uzbekistan, it is farther from the sea than any other individual country, and all its rivers flow into closed drainage systems which do not reach the sea. The mountainous region of the Tian Shan covers over 80% of the country (Kyrgyzstan is occasionally referred to as « the Switzerland) with the remainder made up of valleys and basins. Glaciers are crucial sources of freshwater and play an important role in Kyrgyzstan’s food security, as melting ice is used for irrigation and agriculture.

Kyrgyzstan has opened a criminal probe into the destruction of glacial ice by a private company, a move that shows the country’s concerns over water shortages in the Central Asian. Glaciers provide a vital source of freshwater in Kyrgyzstan which is home to thousands of them. However, rising temperatures due to global warming and mining operations are putting them at risk.

The glacial ice in the southern Osh region was destroyed when a private company illegally built a road to a coal mine in the area, allegedly in collusion with a state-owned firm. As a result of the illegal actions of the private company, glaciers and soil spanning an area of 9,392 square metres were destroyed. Prosecutors said they had opened a criminal case into environmental safety violations and the « abuse of an official position. »

Source : AFP, Wikipedia.

De l’énergie propre à partir de volcans endormis ? // Clean energy from dormant volcanoes ?

Avec l’accélération du réchauffement climatique et l’augmentation de la concentration de gaz à effet de serre (surtout le CO2) dans l’atmosphère, il est devenu urgent de rechercher et de développer des sources d’énergie alternatives. Dans cet état d’esprit, on peut lire sur le site Interesting Engineering que des chercheurs de l’Université d’Oxford travaillent sur une nouvelle façon d’extraire des métaux essentiels à la production de sources d’énergie propres sans laisser d’empreinte carbone significative.
Les métaux comme le cuivre et le lithium sont des composants essentiels dans la fabrication des batteries des véhicules électriques, mais leur extraction entraîne l’utilisation et l’émission de polluants nocifs tels que le dioxyde de carbone et le méthane qui jouent un rôle important dans le réchauffement de notre planète.
D’après une vidéo diffusée par le programme ReSET d’Oxford, la capacité à extraire ces matériaux à partir des géofluides pourrait réduire considérablement l’impact sur l’environnement. L’équipe scientifique d’Oxford travaille sur l’île de Montserrat, un territoire d’outre-mer britannique dans les Caraïbes, pour déterminer si les métaux contenus dans les géofluides sous le volcan Soufrière Hills, qui s’est réveillé dans les années 1990 et a connu des épisodes éruptifs pendant une vingtaine d’années, pourraient être extraits et utilisés dans des batteries et d’autres sources d’énergie propre. L’activité du volcan a fortement diminué, mais il émet toujours de manière constante des gaz dans l’atmosphère. Les chercheurs cherchent à savoir si la chaleur résiduelle du volcan pourrait être utilisée pour la production d’électricité à Montserrat, ce qui permettrait à l’île d’arrêter ses importations d’énergies polluantes, ne serait-ce que pour faire fonctionner les générateurs diesel. Cela réduirait également l’empreinte carbone de toute activité minière potentielle sur l’île.
Les chercheurs d’Oxford devraient terminer leurs recherches en octobre 2026. Il faudra donc s’armer de patience pour savoir si l’extraction de métaux à partir de géofluides est une solution valable. Si c’est le cas, ce processus pourrait être utilisé dans d’autres lieux et rendre la production d’énergie propre encore plus propre. Montserrat n’est qu’un exemple montrant comment les chercheurs pourraient concevoir de nouvelles façons d’utiliser les phénomènes naturels sur Terre pour générer de l’énergie.
Source : Interesting Engineering.

Volcan Soufriere Hills sur l’île de Montserrat (Crédit photo: Wikipedia)

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With the acceleration of global warming and the inbrease of the concentration of greenhouse gases (above all CO2) it has become urgent to look for and develop renewable energy sources. In this state of mind, we can read on the website Interesting Engineering that researchers from the University of Oxford are working on a revolutionary new way to extract metals crucial to the production of clean energy sources without leaving a significant carbon footprint.

Metals like copper and lithium are key components in electric vehicle batteries, but the mining of such metals entails the release of harmful pollutants such as carbon dioxide and methane that play a big role in overheating the planet.

According to a video shared by Oxford’s ReSET program, the ability to extract these materials from geofluids could greatly reduce the impact of extraction on the environment. The Oxford team is working on the island of Montserrat, a British overseas territory in the Caribbean, to find out if metals in the geofluids beneath the Soufrière Hills volcano, which woke up in the 1990s and sustained a continued eruption for nearly 20 years, can be extracted and put to use in batteries and other clean energy sources. Activity at the volcano has strongly decreased, but it still releases a constant stream of gases into the atmosphere. The researchers are looking to find out if the residual heat from the volcano can be used for the generation of electricity on Montserrat, which would would allow the island to stop omporting dirty energy sources like diesel-powered generators. It would also reduce the carbon footprint of any potential mining activities.

The Oxford team is expected to wrap up its research in October 2026, so the world will have to wait to find out if the extraction of metals from geofluids is a viable source of materials. If it is, this process could be used in other locations and make clean energy production even cleaner. This is just an example showing how researchers could devise new ways to use the earth’s natural occurrences to generate energy.

Source : Interesting Engineering.

Nouvelle crue glaciaire dans l’Himalaya // New glacial outburst flood in the Himalayas

J’ai alerté à plusieurs reprises sur ce blog sur le danger que représentent les lacs glaciaires qui se forment à l’avant des glaciers en train de fondre. Dans l’Himalaya et dans les Andes, ces lacs sont souvent retenus par des moraines fragiles qui peuvent s’éventrer à tout moment et provoquer de dangereuses inondations.
C’est probablement ce qui s’est passé au Népal où un village sherpa à 3 300 m d’altitude, dans la région de l’Everest, a été englouti sous la boue par des eaux de fonte le 16 août 2024. Les scientifiques sont persuadés que Thame a été inondé suite au débordement d’un lac glaciaire. Ils ont expliqué à maintes reprises que le réchauffement climatique provoque la fonte de nombreux glaciers de l’Himalaya à un rythme alarmant. Aucune victime n’est à déplorer, mais une quinzaine de bâtiments, dont des maisons, une école et un dispensaire, ont été complètement détruits.
De nombreux sherpas détenteurs de records vivent à Thame. C’est là qu’habitait Tenzing Norgay, la première personne à avoir gravi l’Everest avec l’explorateur Edmund Hillary.
Les autorités locales expliquent que le mauvais temps n’a pas permis l’utilisation d’hélicoptères pour enquêter sur la cause de l’inondation, mais il s’agit probablement de la vidange brutale d’un lac glaciaire. Des centaines de tels lacs, formés par la fonte des glaciers, sont apparus soudainement dans l’Himalaya au cours des dernières décennies. Selon un rapport de 2020 de l’ICIMOD, 2 070 de ces lacs ont été répertoriés au Népal et 21 ont été classés « potentiellement dangereux ».
Voici une courte vidéo de la crue glaciaire dans le village de Thame le 16 août 2024 :
https://youtu.be/HLRmJH5Fnjg

Source : presse internationale.

Lac glaciaire au Népal (Crédit photo: ICIMOD)

Palcacocha, lac glaciaire sous contrôle au Pérou (Crédit photo: Wikipedia)

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I have alerted several times on this blog to the danger caused by glacial lakes that form at the front of melting glaciers. In the Himalayas and in the Andes, such lakes are often dammed by fragile moraines that may break open at any time nad cause dangerous glacial outburst floods GLOFs).

This is what probably happened in Nepal where a Sherpa village 3,300 m above sera level in the Everest region was engulfed by icy flood waters on August 16th, 2024. Experts suspect Thame was flooded after a glacial lake burst its banks. Scientists have warned that global warming is causing many glaciers in the Himalayas to melt at an alarming rate. No deaths or injuries have been reported, but about fifteen buildings including houses, a school and a health clinic have been completely destroyed.

Many record-holding Sherpa mountaineers live in Thame, among whom Tenzing Norgay, the first person to climb Mount Everest along with explorer Edmund Hillary.

Local authorities say bad weather did not allow the use of helicopters to investigate the cause of the flood, but there are indications it was the result of a glacial lake outburst. Hundreds of glacial lakes formed from glacial melt have appeared out of nowhere in the Himalayas in recent decades. According to a 2020 report by the ICIMOD, 2,070 such lakes were documented in Nepal, of which 21 were ranked “potentially dangerous”.

Here is a short video of the glacial flood in Thame village on August 16th, 2024 :

https://youtu.be/HLRmJH5Fnjg

Source : International news media.