Geldingadalur (Islande) : un cimetière pour drones // Geldingadalur (Iceland) : a cemetery for drones

  Un nombre incalculable de drones ont fini leur course dans la lave islandaise depuis le début de l’éruption dans la Geldingadalur, comme dans cette vidéo :

https://youtu.be/j18ECUhkeY0

Beaucoup pensent que le coupable est le champ magnétique irrégulier, à cause des métaux à haute température émis par le cratère, mais la chaleur est forcément, elle aussi, l’une des principales causes de la mort des drones.

Selon un fabricant, «le champ magnétique affecte fortement le drone. La boussole de l’appareil est perturbée, de sorte que le drone perd sa connexion GPS. Il passe en mode ATTI (abréviation de ATTitude), maintient une certaine altitude mais pas sa position. Le contrôleur de vol devient inactif et le drone commence à s’éloigner.» Il continue de voler jusqu’à ce que sa batterie se vide. Il tente alors d’atterrir en descendant lentement vers le sol. C’est ce qui est arrivé aux drones que l’on rencontre ici et là sur le site de l’éruption dans la Geldingadalur ou ailleurs. Afin d’éviter de perdre son drone, il est conseillé de le faire voler contre le vent, au cas où la connexion serait coupée. Ensuite, le drone reviendra vers son ou sa propriétaire, au lieu de s’en éloigner.

À côté de la perturbation du champ magnétique, la chaleur de l’éruption risque fort de faire fondre la carcasse en plastique sur laquelle est fixé le moteur du drone, ce qui entraîne rapidement son arrêt et la chute dans la lave.

Un autre danger pour les drones, ce sont les turbulences qui apparaissent lors des éruptions du cratère dans la Geldingadalur. Une éruption, au même titre qu’un incendie de forêt, génère son propre climat. Un drone qui se trouve pris dans de telles turbulences ne peut pas s’en sortir.

Les drones amateurs, qu’ils s’appellent Phantom ou Mavic, n’ont pas été conçus pour faire face à des conditions de vol extrêmes. De plus, ils sont souvent beaucoup trop légers. Personnellement, je n’enverrai jamais mon drone dans ou au-dessus d’un cratère volcanique. En premier lieu, l’enceinte n’est pas suffisamment étanche et robuste pour faire face aux gaz agressifs qui attaquent rapidement l’électronique. Il suffit de regarder ce qui arrive à un appareil photo. Si on ne l’enveloppe pas dans une poche étanche, il faut s’attendre à des dysfonctionnements.

À Hawaï, le personnel du HVO a utilisé des UAS – Unmanned Aircraft Systemps – autrement dit des drones spécialement conçus pour faire face à l’éruption de 2018. Les appareils étaient beaucoup plus robustes que les drones que l’on trouve habituellement dans le commerce. L’application la plus élémentaire de ces drones a été la réalisation de vidéos et leur diffusion en continu. Les images ont permis d’identifier les endroits où de nouvelles coulées de lave apparaissaient ou étaient susceptibles d’apparaître. Certains drones étaient dotés de caméras thermiques. Les appareils étaient également équipés de capteurs multi-gaz pour identifier toute nouvelle source de dégazage. L’approche à pied des fractures éruptives était trop dangereuse. Des applications plus techniques des images fournies par les drones ont consisté à créer des modèles numériques d’élévation (MNE) et de mesure des vitesses d’écoulement de la lave dans les chenaux

Plusieurs scientifiques du HVO sont devenus des pilotes de drones qualifiés, ce qui a permis au HVO d’avoir une compétence supplémentaire en matière de surveillance volcanique.

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Countless drones have been engulfed in lava since the start of the eruption in Geldingadalur,

like in this vidéo :

https://youtu.be/j18ECUhkeY0

Engineers think the irregular magnetic field might be to blame, because of the hot metals that emit from the craters, but the heat is probably the main cause of the drones’deaths.

According to a drone manufacturer, “what is happening is that the magnetic field is truly affecting the drone. The drone’s compass gets confused, causing the drone to lose its GPS connection. This makes the drone switch to the ATTI (short for ATTitude) Mode where the drone maintains a certain altitude but not position. This means that the flight controller stops assisting the pilot and the drone starts drifting away.” When this happens, the drone keeps flying until its battery dies, and at that point, the drone attempts to land by gliding down to earth. This is what happened to drones that are found scattered here and there, be it at the eruption site in Geldingadalur or elsewhere. In order to avoid losing one’s drone, it is recommended to fly it against the wind, in case the connection is cut. Then the drone will drift back to its owner, instead of away from him or her.

Beside the magnetic field, heat from the eruption causes the plastic enclosure, to which the drone’s motor is attached, to melt. As a consequence, drones end up in the lava stream.

Another hazard to the drones is the turbulence that appears during an eruption of the crater in Geldingadalur. An eruption, in the same way as a wildfire, generates its own climate. A drone caught in such turbulences cannot survive.

Amateur drones, whether they are Phantom or Mavic, have not been designed to face extreme flight conditions. Personally, I will never fly my drone in or over a volcanic crater. First of all the enclosure is not tight and robust enough to face the aggressive gases that rapidly attack the electronics. Just see what happens to a camera. If you do not set up a protection around it, you are sure to be confronted with dysfunctions.

In Hawaii, the HVO staff used Unmanned Aircraft Systems (UAS) specially designed to face the 2018 eruption. The machines were far sturdier than the conventional commercial ones.  The most basic capability of the UAS was simple video imaging and streaming. The images helped identify where new lava breakouts were happening or were likely to occur. Some of the UAS were outfitted with thermal cameras. The drones were also equipped with a multi-gas sensor to identify any new degassing sources. The fissures would have been too dangerous for geologists to approach on foot. More technical applications of UAS-based imaging included the creation of digital elevation models (DEMs) and measurements of lava flow speeds within channels. Several HVO staff members have become licensed UAS operators, allowing HVO to add UAS capabilities to its monitoring repertoire.

Crédit photo : HVO

Islande : Hécatombe de drones sur le site de l’éruption // Many losses of drones on the eruption site

En tant qu’aéromodéliste et propriétaire de plusieurs drones, mon attention a été attirée par un article publié sur le site web Iceland Review à propos de la perte de drones sur le site de l’éruption islandaise.

Depuis le début de l’éruption dans la Geldingadalur, de nombreux drones ont fini leur course sur le champ de lave qui a signé leur arrêt de mort. L’une des victimes d’une telle mésaventure pense que le responsable est avant tout le champ magnétique qui présente des irrégularités. Un ingénieur pense que la chaleur du champ de lave contribue elle aussi à la perte des drones.

En ce qui concerne le champ magnétique, on peut lire que la boussole du drone est perturbée, ce qui fait que le drone perd sa connexion GPS. Le drone passe alors en mode ATTI [abréviation de Attitude] ; le contrôleur de vol cesse de venir en aide au pilote et le drone commence à s’éloigner.

En outre, la chaleur de l’éruption est susceptible de faire fondre le capot en plastique qui recouvre le moteur et l’électronique du drone. Au final, ce dernier se retrouve dans les coulées de lave.

Pour éviter cette mésaventure, il est conseillé de faire voler les drones contre le vent, au cas où la connexion radio serait coupée. An procédant ainsi, le drone revient vers vous, au lieu de s’éloigner.

J’ajouterai personnellement qu’un autre problème avec les drones lors d’une éruption réside dans les turbulences causées par le mélange de gaz, de chaleur et de vent. Tous ces éléments donnent naissance à une sorte de microclimat qui rend difficile le contrôle d’un drone.

Enfin, les propriétaires de drones ne doivent pas trop se fier à la vitesse du vent à laquelle l’avion est censé résister. La vitesse de vent indiquée dans les notices d’utilisation est souvent exagérée.

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As a model aircraft user and the owner of several drones, I was interested in an article released on the Iceland Review website about the loss of drones on the Icelandic eruption site.

Since the start of the eruption in Geldingadalur, many drones have been devoured by the lava flows. One of the victims says he suspects that the irregular magnetic field is to blame. An engineer thinks the heat of the lava field is also responsible for the loss of drones. :

As far as the magnetic field is concerned, one can read that the drone’s compass gets confused, causing the drone to lose its GPS connection. This makes the drone switch to a so-called ATTI [short for Attitude] Mode, meaning that the flight controller stops assisting the pilot and the drone starts drifting away.

Besides, the heat from the eruption causes the plastic enclosure, to which the drone’s motor and electronics are attached, to melt. As a result, drones end up in the lava stream. To avoid the disaster, it is advisable to fly the drones against the wind, in case the connection with them is cut. Then the drone will drift back to you, instead of away from you.

I will add that another problem with the drones during an eruption lies with the turbulences caused by the mixture of gases, heat and wind. All these elements give birth to a kind of microclimate that makes it difficult to control a drone.

At last, the owners of drones should not trust too much the official wind speed the aircraft is supposed to resist. The wind speed indicated in the instruction manual is often exaggerated.

Photo : C. Grandpey

La migration du Pôle Nord Magnétique // The migration of the North Magnetic Pole

Ce qui suit n’a rien à voir avec les volcans, la fonte des glaciers et le changement climatique, mais l’événement mérite d’être mentionné: le Pôle Nord Magnétique de la Terre est en train de migrer rapidement vers la Sibérie, ce qui – pour la première fois – oblige les scientifiques à mettre à jour le Modèle Magnétique Mondial (MMM) plus tôt que prévu. La version la plus récente du modèle a été publiée en 2015 et devait durer jusqu’en 2020. Plusieurs articles sur ce sujet ont été diffusés dans la presse scientifique. J’ai choisi de résumer l’un d’entre eux publié sur l’excellent site web The Watchers.

Le Nord magnétique est différent du Nord géographique qui lui est fixe. Le Nord magnétique est l’endroit de la surface de la terre où les lignes du champ magnétique sont verticales. Pour comprendre pourquoi le Nord magnétique ne bouge pas, il faut prendre en compte la structure de la Terre qui – il est bon de le rappeler – est constituée de la lithosphère, du manteau puis du noyau. Ce noyau est essentiellement constitué d’un alliage de fer et de nickel, c’est un excellent conducteur électrique. Le refroidissement continu de la Terre génère des courants de convection au sein de cet immense océan métal liquide. Cette circulation de matière génère des courants électriques qui entretiennent la dynamo terrestre. Ce système dynamique a des propriétés qui varient au cours du temps, parmi elles, la position du pôle Nord magnétique.

Les modèles de champs magnétiques de référence sont utilisés dans un vaste champ d’applications comme la navigation aérienne et maritime, et sont inclus dans des milliards d’appareils électroniques portables. Étant donné que le champ magnétique principal change lentement au fil du temps, ces modèles sont régulièrement mis à jour, généralement tous les cinq ans.
C’est la première fois depuis que le champ magnétique est étudié par l’intermédiaire de données satellitaires en orbite terrestre basse que des absences de linéarité dans les variations de champ conduisent à un tel écart aussi tôt dans le cycle.
Une manifestation remarquable de la variation du Pôle Nord Magnétique est sa migration vers la Russie qui a lieu à le vitesse particulièrement élevée d’environ 50 km par an depuis le début du 21ème siècle. En revanche, la dérive du Pôle Sud Magnétique est très lente – moins de 10 km par an – et n’a pas beaucoup évolué au cours des dernières décennies.
Certains scientifiques pensent que cette migration rapide annonce une inversion géomagnétique sur Terre. Le champ magnétique varie en permanence. Le nord magnétique est instable, et au bout de quelques centaines de milliers d’années la polarité s’inverse, de sorte qu’une boussole pointe vers le sud et non plus vers le nord.
Etant donné que les pôles magnétiques se déplacent dans le temps, les minéraux solidifiés forment des «bandes» sur le plancher océanique et fournissent un enregistrement de l’histoire du champ magnétique terrestre. Une carte produite par la constellation de satellites Swarm a donné aux scientifiques une vision globale des bandes magnétiques associées à la tectonique des plaques au niveau des dorsales médio-océaniques. Ces bandes magnétiques témoignent des inversions des pôles et l’analyse des empreintes magnétiques du fond des océans permet de reconstituer les modifications du champ magnétique dans le passé. Elles aident également à étudier les mouvements des plaques tectoniques.
Il y a eu 183 inversions du champ magnétique au cours des 83 derniers millions d’années. La dernière inversion stable, l’inversion Brunhes – Matuyama, s’est produite il y a 780 000 ans et s’est probablement effectuée très rapidement, le temps d’une vie humaine. Un tel événement pourrait doter la Terre d’un champ magnétique considérablement réduit pendant une période inconnue, ce qui exposerait notre monde aux effets dangereux du soleil. Si cela se produisait dans le monde actuel où l’énergie électrique est omniprésente et où les communications à l’échelle mondiale sont interconnectées, un champ magnétique réduit pourrait coûter des milliards de dollars.
Certains géologues affirment que l’inversion du champ magnétique terrestre est en retard et qu’elle aurait déjà dû avoir lieu, et que nous sommes entrés dans une inversion en ce moment même car le champ magnétique s’est affaibli au cours des 150 dernières années ou plus. D’autres géologues pensent que les inversions magnétiques sont liées aux extinctions de masse. Cependant, il n’existe aucune preuve réelle permettant de confirmer ou d’infirmer une telle hypothèse.
Source: The Watchers.

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It has nothing to do with volcanoes, glacier melting and climate change, but the event deserves to be mentioned: Earth’s North Magnetic Pole is rapidly migrating toward Siberia, forcing the world’s geomagnetism experts to update the World Magnetic Model (WMM) ahead of schedule for the first time. The most recent version of the model came out in 2015 and was supposed to last until 2020. Several articles have been written in the scientific press about this topic and I chose to sum up one of them released on the excellent website The Watchers.

The magnetic North is different from the geographic North which is fixed. The magnetic North is the place on the surface of the Earth where the magnetic field lines are vertical. To understand why the magnetic north does not move, we must take into account the structure of the Earth which consists of the lithosphere, the mantle and the core. This core is essentially made of an alloy of iron and nickel; it is an excellent electrical conductor. The continuous cooling of the Earth generates convection currents within this huge ocean of liquid metal. This circulation of matter generates electric currents that maintain the terrestrial dynamo. This dynamic system has properties that vary over time, among them, the position of the magnetic North Pole.

Reference geomagnetic field models are used in a wide range of applications, including aircraft and ship navigation, and are embedded in billions of handheld electronic devices. Because the main magnetic field slowly changes over time, these models are regularly updated, typically every five years.

It is the first time since the geomagnetic field has been surveyed by low Earth orbit satellite data that non-linearities in field variations lead to a WMM specification breach so early in the cycle.

A remarkable manifestation of the field variation is the drift of the North Magnetic Pole towards Russia, which has been occurring at the unusually high speed of about 50 km per year since the beginning of the 21st century. On the contrary, the South Magnetic Pole drift is very slow (less than 10 km per year) and has not changed much over the past few decades.

Some scientists believe this rapid migration is one of the signs of Earth’s geomagnetic reversal. The magnetic field is in a permanent state of flux. Magnetic north wanders, and every few hundred thousand years the polarity flips so that a compass will point south instead of north.

Since magnetic poles flip back and forth over time, the solidified minerals form ‘stripes’ on the seafloor and provide a record of Earth’s magnetic history. A map produced by the Swarm constellation of satellites gave scientists an unprecedented global view of the magnetic stripes associated with plate tectonics reflected in the mid-oceanic ridges. These magnetic stripes are evidence of pole reversals and analyzing the magnetic imprints of the ocean floor allows the reconstruction of past core field changes. They also help to investigate tectonic plate motions.

There have been 183 reversals over the last 83 million years. The latest stable reversal, called Brunhes–Matuyama reversal, occurred 780 000 years ago, and may have happened very quickly, within a human lifetime. Such an event might leave Earth with a substantially reduced magnetic field for some unknown period of time, exposing our world to dangerous effects from the Sun. If it occurred in today’s world of ubiquitous electric power and global interconnected communications, a reduced magnetic field could cost us billions of dollars.

Some geologists argue the Earth is overdue for a reversal and might even be entering one now, as the geomagnetic field has been getting weaker over the past 150 years or more. Others suggest that geomagnetic reversals are connected with mass extinctions. However, there is no substantial evidence to either confirm or deny that suggestion.

Source: The Watchers.

Carte montrant l’évolution du Pole Nord Magnétique à travers le temps (Source :Earth Planets Space & National Geophysical Data Center)

Nouvelle étude du noyau terrestre // New study of the Earth’s core

drapeau-francaisOn peut lire sur le site web Tokyo Tech News que des scientifiques de l’Institut des Sciences de la Terre et de la Vie (ELSI) de l’Institut de Technologie de Tokyo ont fait part, dans la revue Nature du 22 février 2017, de leurs surprenantes découvertes sur le noyau terrestre. L’étude s’attarde sur la source d’énergie qui alimente le champ magnétique terrestre, les facteurs qui régissent le refroidissement du noyau et sa composition chimique, ainsi que les conditions qui existaient pendant la formation de la Terre.

Le noyau terrestre consiste principalement en une énorme boule de métal liquide à 3000 km sous sa surface de la Terre, en dessous du manteau. À une telle profondeur, le noyau et le manteau sont soumis à des pressions et à des températures extrêmement élevées. De plus, les recherches ont montré que le lent déplacement de matière en fusion à très haute température – à raison de plusieurs centimètres par an – provoque un transfert de la chaleur du noyau vers la surface, ce qui a entraîné un refroidissement très progressif du noyau au cours des temps géologiques. Le degré de refroidissement du noyau terrestre depuis sa formation est l’objet de débats intenses parmi les scientifiques.
En 2013, un chercheur japonais a indiqué que le noyau terrestre a peut-être refroidi de 1000°C depuis sa formation il y a 4,5 milliards d’années. Cet important refroidissement serait nécessaire pour maintenir le champ géomagnétique, à moins qu’il existe une autre source d’énergie encore inconnue. Ces résultats ont constitué une grande surprise pour la communauté scientifique qui étudie les profondeurs de notre planète. .
Le refroidissement du noyau et les sources d’énergie nécessaires au champ géomagnétique ne furent pas les seuls obstacles rencontrés par l’équipe de l’Institut de Technologie de Tokyo. Une autre question encore non résolue était l’incertitude quant à la composition chimique du noyau. Selon l’auteur principal de l’étude, le noyau est, certes, principalement composé de fer et de nickel, mais il contient également environ 10% d’alliages légers comme le silicium, l’oxygène, le soufre, le carbone, l’hydrogène et d’autres composés. On pense que de nombreux alliages sont simultanément présents, mais nous ne connaissons pas la proportion de chaque élément.
Dans le cadre des dernières expériences effectuées dans un laboratoire de l’ELSI, les scientifiques ont utilisé des diamants taillés avec précision et en ont soumis de minuscules échantillons aux pressions qui existent au niveau du noyau terrestre. Les très hautes températures qui règnent à l’intérieur de la Terre ont été créées en chauffant les échantillons avec un rayon laser. En effectuant des expériences avec une gamme de compositions d’alliages dans diverses conditions, les chercheurs ont tenté d’identifier le comportement propre à différentes combinaisons d’alliages correspondant à l’environnement qui existe au niveau du noyau terrestre.
Le travail avec les alliages a commencé à donner des résultats intéressants lorsque les scientifiques ont commencé à utiliser plus d’un alliage. Dans les nouvelles expériences, ils ont décidé de combiner deux alliages différents contenant du silicium et de l’oxygène qui, selon eux, ont de très fortes chances d’exister dans le noyau.
Les chercheurs ont été surpris de constater, en examinant les échantillons dans un microscope électronique, que les petites quantités de silicium et d’oxygène présentes dans l’échantillon de départ s’étaient combinées pour former des cristaux de dioxyde de silicium avec la même composition que le quartz minéral que l’on rencontre à la surface de la Terre.
Ce résultat est important pour la compréhension de l’énergie et de l’évolution du noyau. Les calculs des chercheurs ont montré que la cristallisation des cristaux de dioxyde de silicium au niveau du noyau était susceptible de fournir une immense nouvelle source d’énergie pour alimenter le champ magnétique terrestre.
L’équipe scientifique a également exploré les implications de ces résultats pour la formation de la Terre et les conditions du début du système solaire. La cristallisation modifie la composition du noyau en éliminant progressivement le silicium et l’oxygène qui y sont dissous. Finalement, le processus de cristallisation s’arrêtera lorsque le noyau aura épuisé son ancien stock de silicium ou d’oxygène. Même si le silicium est présent, les cristaux de dioxyde de silicium ne peuvent pas se former sans la présence d’un peu d’oxygène. Cela donne des indices sur la concentration initiale d’oxygène et de silicium dans le noyau, parce que seuls quelques rapports silicium / oxygène sont compatibles avec ce modèle.
Sources: Tokyo Tech News & The Watchers.

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drapeau-anglaisThe Tokyo Tech News website informs us that scientists at the Earth-Life Science Institute (ELSI) at the Tokyo Institute of Technology reported in Nature (22 February 2017) their unexpected discoveries about the Earth’s core. The findings include insights into the source of energy driving the Earth’s magnetic field, factors governing the cooling of the core and its chemical composition, and conditions that existed during the formation of the Earth.

The Earth’s core consists mostly of a huge ball of liquid metal lying at 3 000 km beneath its surface, surrounded by the mantle. At such great depths, both the core and mantle are subject to extremely high pressures and temperatures. Furthermore, research indicates that the slow flow of hot buoyant rocks -moving several centimetres per year – carries heat away from the core to the surface, resulting in a very gradual cooling of the core over geological time. However, the degree to which the Earth’s core has cooled since its formation is an area of intense debate amongst Earth scientists.

In 2013, a Japanese researcher reported that the Earth’s core may have cooled by as much as 1000°C since its formation 4.5 billion years ago. This large amount of cooling would be necessary to sustain the geomagnetic field, unless there was another as yet undiscovered source of energy. These results were a major surprise to the deep Earth community.

Core cooling and energy sources for the geomagnetic field were not the only difficult issues faced by the team at the Tokyo Institute of Technology. Another unresolved matter was uncertainty about the chemical composition of the core. According to the lead author of the study, the core is mostly iron and some nickel, but also contains about 10% of light alloys such as silicon, oxygen, sulphur, carbon, hydrogen, and other compounds. We think that many alloys are simultaneously present, but we don’t know the proportion of each element.

Now, in this latest research carried out in a lab at ELSI, the scientists used precision cut diamonds to squeeze tiny dust-sized samples to the same pressures that exist at the Earth’s core. The high temperatures at the interior of the Earth were created by heating the samples with a laser beam. By performing experiments with a range of probable alloy compositions under a variety of conditions, the researchers are trying to identify the unique behaviour of different alloy combinations that match the distinct environment that exists at the Earth’s core.

The search of alloys began to yield useful results when the scientists began mixing more than one alloy. In the new experiments, they decided to combine two different alloys containing silicon and oxygen, which they strongly believed exist in the core.

The researchers were surprised to find that when they examined the samples in an electron microscope, the small amounts of silicon and oxygen in the starting sample had combined together to form silicon dioxide crystals, the same composition as the mineral quartz found at the surface of the Earth.

This result proved important for understanding the energetics and evolution of the core. The researchers’calculations showed that crystallization of silicon dioxide crystals from the core could provide an immense new energy source for powering the Earth’s magnetic field.

The team has also explored the implications of these results for the formation of the Earth and conditions in the early Solar System. Crystallization changes the composition of the core by removing dissolved silicon and oxygen gradually over time. Eventually, the process of crystallization will stop when then core runs out of its ancient inventory of either silicon or oxygen. Even if silicon is present, silicon dioxide crystals can’t be made without also having some oxygen available. This gives clues about the original concentration of oxygen and silicon in the core, because only some silicon/oxygen ratios are compatible with this model.

Source: Tokyo Tech News & The Watchers.

coupe-terre

 Rappel de la structure interne de la Terre (Source: Wikipedia)