Contrôle des émissions de SO2 depuis l’espace // Monitoring of SO2 emissions from space

drapeau-francaisUn article intitulé « Les satellites découvrent de nouvelles sources de dioxyde de soufre » et  publié le 7 juin 2016 par l’Observatoire de la Terre (Earth Observatory) de la NASA fait un inventaire des émissions de SO2 qui étaient inconnues ou mal connues jusqu’à présent.
En utilisant une nouvelle méthode basée sur les observations satellitaires, les scientifiques ont localisé 75 sources naturelles de SO2, ainsi que 39 autres sources importantes, d’origine humaine et non déclarées. On sait depuis longtemps que lorsqu’il est libéré dans l’atmosphère, le dioxyde de soufre se transforme en acide sulfurique (H2SO4), avec de fines particules qui ont des effets néfastes sur la santé et sur l’environnement.
Afin d’élaborer des inventaires complets et précis, les industries, les organismes gouvernementaux et les scientifiques peuvent désormais utiliser les satellites pour repérer les sources de SO2 non répertoriées. En analysant les données pour la période entre 2005 et 2014, les chercheurs ont découvert 39 sources d’émissions de SO2 non signalées précédemment. Parmi elles, on trouve des centrales thermiques brûlant du charbon, des fonderies et des structures pétrolières et gazières, notamment au Moyen-Orient, au Mexique et dans certaines régions de la Russie. En outre, les scientifiques se sont aperçus que les mesures satellitaires des émissions provenant de certaines sources connues étaient deux à trois fois supérieures à ce qui avait été indiqué précédemment en se référant à des estimations effectuées au sol. Au total, les sources non déclarées et sous-déclarées représentent environ 12 pour cent de toutes les émissions anthropiques de dioxyde de soufre, ce qui est considérable.
L’équipe scientifique a également détecté et localisé 75 sources naturelles de SO2, dont beaucoup se trouvent dans des zones volcaniques sans phénomènes éruptifs, mais qui laissent lentement échapper le dioxyde de soufre. Beaucoup de ces sources volcaniques sont dans des endroits éloignés et non surveillés régulièrement. Ces nouvelles données satellitaires sont donc les premières à fournir des informations annuelles régulières sur les émissions volcaniques passives.
La quantification précise des émissions de SO2 a été rendue possible grâce à deux innovations dans l’interprétation des données satellitaires. La première innovation est une amélioration dans le traitement informatique qui transforme les observations satellitaires brutes fournies par l’Ozone Monitoring Instrument (OMI) – instrument de surveillance de l’ozone – en estimations précises des concentrations de SO2, y compris par les installations pétrolières et les centrales électriques de taille moyenne. La seconde innovation est un nouveau programme informatique qui permet de détecter plus précisément le dioxyde de soufre une fois qu’il s’est dispersé et qu’il a été dilué par les vents. Les chercheurs ont combiné ces données avec des modélisations de la force et de la direction du vent pour suivre les polluants jusqu’à leur source.

Source: NASA.

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drapeau-anglaisAn article entitled « Satellite Finds Unreported Sources of Sulfur Dioxide  » published on June 7th, 2016 by NASA’s Earth Observatory makes an inventory of SO2 emissions that were unknown or poorly known until now.

Using a new satellite-based method, scientists have located 75 natural and 39 unreported and major manmade sources of SO2 emissions. When released into the atmosphere, SO2 forms sulphuric acid (H2SO4) and fine particles that have significant adverse effects on human health and the environment.

To develop comprehensive and accurate inventories, industries, government agencies, and scientists can now use satellites to help them pinpoint some of the previously missing sources of SO2. In the analysis of data from 2005 to 2014, researchers found 39 previously unreported emission sources. Among them were clusters of coal-burning power plants, smelters, and oil and gas operations, most notably in the Middle East, but also in Mexico and parts of Russia. Moreover, the satellite measurements of emissions from some known sources were two to three times higher than what was previously reported; referring to ground-based estimates. Altogether, the unreported and underreported sources account for about 12 percent of all manmade emissions of sulphur dioxide, which is considerable.

The research team also located 75 natural sources of SO2, many of them on non-erupting volcanoes that slowly leak the gas. Many of these volcanic sources are in remote locations and not routinely monitored, so this satellite-based data set is the first to provide regular annual information on passive volcanic emissions.

The accurate quantification of SO2 emissions was made possible thanks to two innovations in working with the satellite data. The first innovation was an improvement in the computer processing that transforms raw satellite observations from the Ozone Monitoring Instrument (OMI) into precise estimates of SO2 concentrations, including those emitted by oil-related facilities and medium-sized power plants. The second innovation was a new computer program to more precisely detect sulphur dioxide after it had been dispersed and diluted by winds. The researchers combined those data with model estimates of wind strength and direction to trace pollutants back to their sources.

Source: NASA

SO2

Cette carte montre les émissions de SO2 telles qu’elles ont été détectées au Moyen-Orient entre 2007 et 20019 par l’OMI, mis au point par les Néerlandais et les Finlandais, depuis le satellite Aura de la NASA. (Source : NASA)

 

Un lien entre le cancer et les zones géothermales ? // A link between cancer and geothermal areas ?

drapeau-francaisPlusieurs études publiées dans les années 1980 et 2000 avaient révélé la présence accrue du cancer de la thyroïde dans les régions volcaniques de notre planète. En particulier, Hawaï et les Philippines, avec leur grand nombre de volcans, étaient particulièrement concernées par ce type de cancer. A l’époque, les études avaient également indiqué que l’Islande était le pays où l’on trouvait  la plus forte concentration de cancers de la thyroïde en Europe. Le dénominateur commun de ces différentes régions était la présence de nombreux volcans et le fait que plusieurs éléments chimiques à l’intérieur de la lave semblaient impliqués dans la pathogenèse du cancer de la thyroïde. .
Un récent article publié sur le site Iceland Review nous apprend que les scientifiques de l’Université d’Islande ont découvert à leur tour un lien entre les cancers et la durée de temps passée dans les zones d’Islande qui utilisent l’eau des sources chaudes ainsi que dans les zones volcaniques où sont libérées toutes sortes de substances chimiques. Il ressort de l’étude qu’il existe un nombre plus élevé de cancers chez les personnes vivant dans des zones géothermales chaudes que dans les zones plus froides du pays. Toutes sortes de cancers sont concernés, comme les ceux du pancréas, du sein, de la prostate, du rein, des ganglions lymphatiques et la maladie de Hodgkin.
En conséquence, il serait utile d’examiner la composition chimique de l’eau en provenance du sous-sol volcanique ainsi que l’air de ces zones pour voir s’ils contiennent des cancérogènes connus ou nouveaux. Une fois les résultats révélés, on pourra s’atteler à la prévention.
L’étude n’inclut pas Reykjavik et sa périphérie, pas plus que la péninsule de Reykjanes où les archives médicales montrent pourtant qu’il existe une présence de cancers plus importante que dans les zones rurales en général.
Source: Iceland Review.

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drapeau-anglaisSeveral studies published in the 1980s and 2000s had revealed an increased incidence of thyroid cancer in volcanic areas around the world. Hawaii and the Philippines, where a great number of volcanoes are located, were among the regions with the highest incidence of thyroid carcinoma worldwide. The studies also indicated that Iceland was another region in which the highest incidence of thyroid cancer in Europe is found. The common denominator of these regions is their numerous volcanoes and the fact that several constituents of volcanic lava have been postulated as being involved in the pathogenesis of thyroid cancer.  .

A recent article released on the Iceland Review website informs us that scientists from the University of Iceland have discovered a link between rates of cancer and the amount of time spent living in areas of Iceland which use geothermal water and volcanic areas where all manner of chemical substances are released. It emerges that there is a higher rate of cancer among those living in hot geothermal areas than in comparable cooler areas. This covers a range of cancers, such as pancreatic, breast, prostate, kidney, lymph nodes and Hodgkin’s disease.

As a consequence, it would be useful to look at the chemical composition of geothermal water and air in such areas to see whether they contain any known or new carcinogens. Once this is known, prevention can be looked into.

The study does not include Greater Reykjavik and the peninsula of Reykjanes, where records show they have higher rates of cancer than in rural areas in general.

Source : Iceland Review.

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Les sources géothermales islandaises sont-elle cancérigènes?

(Photo: C. Grandpey)

Prévision volcanique? // Volcanic prediction?

drapeau-francaisLes derniers événements éruptifs sur le Piton de la Fournaise, sur l’Etna et sur le Kilauea ou encore en Nouvelle Zélande confirment la difficulté des scientifiques à prévoir les éruptions, même sur des volcans bien équipés en sismographes, tiltmètres et autres instruments.

J’ai obtenu la première information de l’éruption du Piton de la Fournaise via le Journal de l’Ile de la Réunion. Ce n’est que plus tard que j’ai eu confirmation par l’Observatoire. Il est dommage que l’OVPF ne communique pas plus souvent, comme le font d’autres observatoires dans le monde sur des volcans actifs, comme le HVO à Hawaii ou l’INSIVUMEH au Guatemala, ou encore les observatoires d’Amérique du Sud. Cela aurait permis d’être informé de l’augmentation de la sismicité observée depuis 4 jours sur le Piton, ainsi que de la « crise très importante » observée avant la sortie de la lave.

Une fois de plus, les signes annonciateurs de l’éruption ont été décelés très peu de temps avant l’événement, bien que le Piton de la Fournaise soit truffé d’instruments. L’Observatoire précise qu’il « enregistre depuis 08h05 ce jour (jeudi 26 mai 2016) un trémor volcanique dont le signal le plus fort est enregistré sur la station Château Fort. Ce signal est caractéristique d’une éruption en cours…Cette éruption a été précédée d’une crise sismique qui a débutée à 23h40 le 25 mai (heure locale)…et a été accompagnée de déformation traduisant une intrusion du magma vers la surface… Cette augmentation rapide faisait suite à une reprise de l’inflation, une augmentation du nombre de seismes volcano tectoniques sommitaux ainsi qu’une inversion des émissions de CO2 par le sol depuis le 16 mai. »

De toute évidence, une situation d’urgence éruptive n’avait pas été détectée vu qu’aucune recommandation de restriction d’accès à l’Enclos Fouqué n’avait été communiquée à la Préfecture. Ce n’est que lorsque l’éruption a débuté que le préfet a déclenché à 8h30 l’alerte 2-2 du plan « ORSEC* Volcan » : éruption en cours. D’ailleurs, des randonneurs étaient présents dans l’Enclos avant que soit déclenchée l’alerte. Les gendarmes partis à leur rencontre en hélicoptère ont dû rebrousser chemin à cause du mauvais temps.

L’Etna joue lui aussi avec les nerfs des scientifiques de l’INGV. Un jour, c’est le cratère NE qui donne des signes de réveil. C’est ensuite le Nouveau Cratère SE qui fait mine de se réveille et, au final, c’est la Voragine qui se donne en spectacle avec une belle activité strombolienne !

Les dernières émissions de lave sur les flancs du Pu’uO’o n’ont jamais été anticipées par le HVO. C’est en constatant l’épisode de déflation soudain du cône que les scientifiques ont pris conscience de l’événement et ont fait décoller un hélicoptère pour aller observer la situation. Certes, les tiltmètres avaient révélé un épisode d’inflation de l’édifice volcanique ces derniers jours (traduite par une montée du lac de lave dans l’Halema’uma’u) mais aucune allusion n’a été faite par le HVO à un possible épisode éruptif sur le Pu’uO’o ou ailleurs.

En Nouvelle Zélande, l’explosion à White Island n’était pas annoncée par les instruments. Les scientifiques ont immédiatement élevé le niveau d’alerte après l’événement, avant de la rabaisser par la suite. Il est heureux que l’éruption ait eu lieu tard le soir, entre 21 heures et 23 heures, alors qu’aucun groupe de touristes se trouvait sur l’île, sinon bonjour les dégâts !

La montée en température du lac de cratère sur le Ruapehu a alerté les scientifiques néo-zélandais qui ont élevé le niveau d’alerte à 2, mais aucun pronostic ne peut être formulé sur le comportement à venir du volcan

Sans parler du Sinabung dont les effondrements du dôme et le déclenchement des coulées pyroclastiques sont imprévisibles. A noter que les 7 victimes recensées il y a quelques jours se trouvaient à l’intérieur de la zone interdite. Les scientifiques et les autorités locales ne portent donc aucune responsabilité.

En observant l’évolution des événements sur ces volcans et les rapports fournis par les observatoires – la remarque serait valable pour l’Instituto Geofisico ou l’IGP en Amérique du Sud et pour le PHILVOCS aux Philippines – on se rend compte que le travail des scientifiques qui y travaillent consiste avant tout à décrire et essayer d’analyser la situation en cours. Il est vrai que, comme le nom l’indique, le rôle des observatoires est d’observer. La prévision, même à court terme, reste du domaine du fantasme.

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drapeau-anglaisThe latest eruptive events on the Piton de la Fournaise, Mount Etna and Kilauea or in New Zealand confirm the difficulty of scientists to predict eruptions, even on volcanoes that are well equipped with seismometers, tiltmeters and other instruments.

I got the first information of the eruption of the Piton de la Fournaise via the Journal de l’Ile. It was only later that I had the confirmation by the Observatory. It is unfortunate that the OVPF should not communicate more often, like other observatories in the world on active volcanoes, such as HVO in Hawaii or INSIVUMEH in Guatemala, or observatories in South America. We could have been informed about the increase in seismicity that was observed for 4 days before the eruption, as well as the very serious crisis that preceded the lava outbreak.
Once again, the signs of the eruption were detected shortly before the event, although the Piton de la Fournaise is riddled with instruments. The Observatory stated that « it has recorded since 8:05 that day (Thursday, May 26, 2016) a volcanic tremor whose strongest signal was recorded on the Château Fort station. This signal was characteristic of an eruption in progress … The eruption was preceded by a seismic crisis that began on May 25 at 23:40 (local time) … and was accompanied by deformation resulting from the intrusion of magma towards the surface … This fast increase followed a rise in inflation and an increase in the number of volcano-tectonic earthquakes at the summit and a reversal of CO2 ground emissions since May 16th« .
Obviously, an eruptive emergency had not been detected since no recommendation for a restriction of access to the Enclos Fouque had been communicated to the Prefecture. It was only when the eruption began that the prefect triggered the alert at 8:30.

Mt Etna also plays with the nerves of INGV scientists. One day, the NE crater gives news signs of activity. Next, the New SE crater seems to be waking up and in the end it is the Voragine which puts on a show with a beautiful strombolian activity!

The last lava emission on the sides of Pu’uO’o was never anticipated by HVO. It was only when they noted the sudden deflation episode of the cone that scientists became aware of the event and used a helicopter to go to observe the situation. Ok, tiltmeters had revealed an inflation episode of the volcanic edifice in recent days (accompanied by a rise of the lava lake in Halema’uma’u) but no reference was made by HVO of a possible eruptive episode on Pu’uO’o or elsewhere.

In New Zealand, the explosion at White Island was not announced by the instruments. Scientists immediately raised the alert level after the event, before lowering it later. It is fortunate that the eruption took place late at night, between 21:00 and 23:00, so that no tourist group was on the island !

The rise in temperature of the crater lake on Ruapehu alerted New Zealand scientists who raised the alert level to 2, but no prognosis can be made on the future behaviour of the volcano

One should not forget Mt Sinabung whose dome collapses and pyroclastic flows are unpredictable. However, the seven victims a few days ago were inside the prohibited area. Scientists and local authorities thus bear no responsibility.

By observing the development of events on these volcanoes and reports from observatories – the remark would be valid for the Instituto Geofisico or IGP in South America and PHILVOCS in the Philippines – we realize that the work of scientists is primarily to describe and try to analyze the situation. It is true that, as the name suggests, that the role of observatories is to observe. Volcanic prediction, even in the short term, remains in the realm of fantasy.

Ruapehu sommet

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Que ce soit sur le Ruapehu, l’Etna ou le Kilauea, la prévision volcanique reste difficile. (Photos: C. Grandpey)

La surveillance du Mauna Loa (Hawaii / Etats Unis)

drapeau-francaisLa surveillance du Mauna Loa a été renforcée ces temps derniers car plusieurs paramètres tendent à montrer que la chambre magmatique est en phase de remplissage, avec le risque d’une éruption à plus ou moins long terme.

En septembre 2015, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a fait passer le niveau d’alerte de « Normal » à « Vigilance » en raison d’un accroissement de l’activité sous la caldeira sommitale et le long de la SouthWest Rift Zone (SWRZ), zone de fractures sur le versant SO du volcan. Cela signifie que un ou plusieurs paramètres de surveillance ont enregistré une activité au-dessus de la normale. En même temps qu’une hausse de l’activité sismique, les capteurs GPS et l’interférométrie radar à bord des satellites (InSAR) ont enregistré un gonflement du sol, ce qui indiquait que le magma se déplaçait à faible profondeur sous le volcan.
Depuis la mi-2014, lorsque l’activité du Mauna Loa a commencé à augmenter, on a observé une évolution dans l’emplacement de la sismicité et la déformation de l’édifice. Ainsi, la sismicité a montré un déclin au niveau de la caldeira sommitale et une hausse parallèle dans la partie supérieure de la SWRZ. De son côté, l’inflation sous la caldeira a ralenti de manière significative, en même temps qu’elle reprenait dans la SWRZ.
Le Kilauea et le Mauna Loa ont montré aux scientifiques du HVO qu’il est important d’utiliser tous les moyens essentiels de surveillance mis à leur disposition (géophysiques, géologiques, géochimiques) pour comprendre les processus qui se déroulent en profondeur et qui font évoluer l’activité volcanique.
À cette fin, le réseau sismique du HVO a été considérablement élargi et renforcé pour faire face aux conditions hostiles en haute altitude sur le Mauna Loa. Les capteurs GPS et autres systèmes satellitaires donnent en permanence des informations sur la déformation de la surface du sol. De plus, des caméras infrarouge (thermiques) récemment installées contrôlent elles aussi 24 heures sur 24 les moindres variations de la surface du sol.
Un autre paramètre clé actuellement en amélioration est la géochimie des gaz. Au cours des deux prochains mois, le HVO prévoit de mettre en place un site supplémentaire de surveillance continue des gaz sur la SWRZ, non loin du site où l’on observe actuellement une hausse de l’activité sismique et un épisode d’inflation du volcan.
En ce qui concerne la géochimie des gaz, il y a une coopération étroite avec l’Observatoire du Mauna Loa (MLO) situé sur le flanc nord du volcan à 3380 mètres d’altitude. Il y a quelques années, les scientifiques du MLO ont remarqué que, en plus du suivi du CO2 atmosphérique, ils étaient, sous certaines conditions de vent, capables de mesurer les émissions de CO2 du volcan.
La population de la Grande Ile d’Hawaii est en hausse constante et de plus en plus de gens et d’infrastructures sont donc potentiellement exposés à des éruptions du Mauna Loa. Une localité comme Ocean View serait aux premières loges si une éruption se déclenchait dans la SWRZ avec, en prime, un risque de coupure de la Highway 11 par les coulées de lave. Une amélioration des connaissances et une meilleure surveillance du Mauna Loa permettront d’atteindre un meilleur niveau de sécurité en cas d’éruption.
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisMauna Loa is under closer control as several parameters tend to show that the magma chamber is refilling, with the risk of an eruption in the shorter or longer term.

In September 2015, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) raised the alert level from “normal” to “advisory” because of increased activity beneath the summit caldera and upper Southwest Rift Zone (SWRZ). This means that one or more monitoring parameters are recording activity significantly above background levels. At the same time that earthquake rates increased, GPS instruments and satellite radar systems (InSAR) recorded ground swelling, which indicated that magma was moving into shallow levels beneath the volcano.

Since mid-2014, when Mauna Loa activity first began to increase, not only have the rates of earthquake and surface deformation waxed and waned, but the locations of earthquakes and inflation have shifted as well. Far fewer earthquakes have been occurring beneath the summit caldera, while rates of earthquakes in the upper SWRZ have increased. Concurrently, inflation beneath the caldera has slowed significantly, but picked up in the upper SWRZ.

One of the many valuable lessons that Kilauea and Mauna Loa have taught HVO scientists is that it is important to use all available volcano monitoring “keys” (geophysical, geological, and geochemical) to help unlock the subsurface processes that cause changing activity.

For that purpose, HVO’s seismic network has been considerably expanded and made more robust to survive the harsh high altitude Mauna Loa environment. Continuously-recording GPS instruments and other satellite-based systems produce frequent measurements of ground surface movement. Besdes, newly-installed visible and infrared (thermal) webcams track surface changes around the clock.

Another key currently under enhancement is gas geochemistry. Over the next couple of months HVO expects to add another continuous gas monitoring site on Mauna Loa’s SWRZ, not far from where the earthquakes and inflation are currently concentrated.

As far as volcanic gas geochemistry is concerned, there is a close cooperation with scientists from the Mauna Loa Observatory (MLO), located on the volcano’s north flank at 3380 metres a.s.l. Some years ago, MLO scientists noted that, in addition to being able to track the steady rise in background atmospheric CO2, they were, under certain wind conditions, able to measure CO2 emissions from the volcano.

As Hawaii Island’s population grows, more people and infrastructure are potentially in harm’s way now than during past eruptions of Mauna Loa. Ocean View would be in danger if an eruption occurred in the SWRZ and Highway 11 might bec ut by the lava flows. Increased knowledge, plus advancements in the volcano monitoring, can help communities be safer during future eruptions.

Source: USGS / HVO.

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Vue de la caldeira sommitale du Mauna Loa (Photo: C. Grandpey)

Mauna Loa sismicité

Sismicité hebdomadaire du Mauna Loa (2010 – septembre 2015) et variations de la caldeira sommitale (Source: USGS)