Aux États-Unis et ailleurs dans le monde, l’activité volcanique peut prendre différentes formes, depuis les éruptions fissurales basaltiques relativement tranquilles à Hawaï jusqu’aux éruptions explosives très violentes du Mont St. Helens. Les scientifiques en poste dans les observatoires volcanologiques essayent en permanence de comprendre de tels événements et leurs implications en matière de dangers et donc de sécurité.
Les observatoires volcanologiques utilisent souvent des instruments de surveillance continue à distance comme les sismomètres et les microphones acoustiques pour détecter les événements sismiques et les explosions. Ces capteurs sont très utiles car ils peuvent assurer une surveillance permanente et les scientifiques peuvent appliquer des capacités de détection à distance pour surveiller l’activité.
Des chercheurs de plusieurs observatoires volcanologiques gérés par l’USGS se sont joints à d’autres scientifiques de différents pays pour observer et analyser deux types d’activité éruptive sur le Stromboli (Sicile/Italie).
Les scientifiques souhaitaient découvrir les différences entre les éruptions explosives discrètes et les événements plus violents, ou épisodes éruptifs ‘soutenus’. Les deux types d’éruptions ont des conséquences différentes en matière de danger et de sécurité des populations à Stromboli. L’étude du comportement du volcan permet une meilleure compréhension de ces événements, et l’application à des types similaires d’activité volcanique ailleurs dans le monde.
Les éruptions explosives se caractérisent par leur soudaineté et ont tendance à répandre de l’énergie de manière uniforme dans toutes les directions. Ces éruptions peuvent également projeter des matériaux dans toutes les directions. Sur le Stromboli, les épisodes éruptifs ‘soutenus’ ont des durées plus longues et produisent un panache de cendres et de matériaux qui jaillit loin de la bouche éruptive. Le processus est semblable à la dynamique des moteurs à réaction et de tels phénomènes volcaniques peuvent propulser les cendres à des hauteurs dépassant l’altitude du trafic aérien.
S’agissant de la surveillance volcanique, il est utile de comprendre les types de signatures produits par ces événements et comment ils sont enregistrés par les réseaux de surveillance conventionnels. En fait, ces réseaux ne sont pas vraiment performants car les capteurs sismiques et acoustiques sont presque toujours placés à la surface du sol et ne sont pas parfaits pour capter l’énergie des éruptions dans l’atmosphère.
L’équipe italienne de chercheurs a tenté d’améliorer la compréhension de la dynamique des éruptions en plaçant un capteur acoustique en hauteur, sur un drone au-dessus du Stromboli, pour capturer à la fois les explosions et les épisodes éruptifs ‘soutenus’. Les travaux ont révélé les principales caractéristiques qui permettent de distinguer facilement les deux types d’événements grâce à un capteur stationné brièvement au-dessus du volcan.
Cette expérience particulière réalisée en Italie présente un intérêt pour des éruptions ponctuelles mais ne peut être utilisée pour la surveillance des éruptions sur le long terme. Cependant, elle montre la capacité de capturer ces données, et elle identifie les contraintes qui entourent la conception de meilleurs réseaux au sol pour surveiller une grande variété de types d’éruption. Ce travail propose des méthodes pour améliorer la surveillance et la détection des éruptions volcaniques sur les volcans aux Etats Unis et ailleurs dans le monde.
L’Observatoire des volcans d’Hawaii (HVO) utilise actuellement les drones pour mesurer les gaz volcaniques et mener des relevés d’imagerie aérienne afin de générer des modèles tridimensionnels.
Source : USGS/HVO.

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In the U.S. And elsewhere in the world, volcanic eruptive activity may take many forms, from basaltic fissures eruptions in Hawai‘i to explosive eruptions like those of Mount St. Helens. Volcano observatory scientists permanently try to understand such events and their implications for hazards.

Volcano observatories often use continuous remote monitoring instruments like seismometers and acoustic microphones to detect earthquakes and explosions. These types of sensors are ideal because they can monitor constantly, and scientists can apply remote detection capabilities to monitor activity.

USGS volcano observatory researchers joined international volcano scientists to examine two types of eruptive activity at Stromboli (Sicily / Italy).

The scientists were interested in discovering differences between discrete explosive eruptions compared to sustained eruptions (also called jet eruptions). The two eruption types have different implications for hazardous conditions at Stromboli. The motivation of the study is a better understanding of these events, at Stromboli, that can be applied to similar types of volcanic activity occurring around the globe.

Explosive eruptions are characterized by their impulsive onset and tend to radiate energy equally in all directions. These types of eruptions may throw rocks in all directions. At Stromboli, sustained jets have longer durations and produce a directed plume of ash and rocks away from the vent. The events are analogous to jet engine dynamics and such volcanic jetting can push ash to heights beyond international airline traffic altitudes.

From a volcano monitoring perspective, it is useful to understand the types of signatures that these events produce and how they are recorded on standard monitoring networks. However, networks are hindered because seismic and acoustic sensors are almost always placed on the ground surface and are not ideal for the capture of eruption energetics into the atmosphere.

The research team working in Italy attempted to improve the understanding of eruption dynamics by placing an acoustic sensor on a drone above Stromboli to capture both explosions and jet eruptions. The work revealed key features of the two event types that allow them to be easily distinguished by a sensor briefly suspended above the volcano.

This particular experiment in Italy is impractical from the perspective of long-term eruption monitoring. However, it demonstrates the ability to capture these data and identifies constraints on how to design better ground networks to monitor the wide variety of eruption types. This work introduces methods for improved monitoring and detection of volcanic eruptions at United States and international volcanoes.

The Hawaiian Volcano Observatory currently uses UAS techniques to measure volcanic gas and conduct aerial imagery surveys to generate three-dimensional models.

Source : USGS / HVO.

Eruption ‘soutenue’ du Stromboli, avec puissant  jet de matériaux (Photo: C. Grandpey)

Etude d’une éruption ‘soutenue’ sur le Stromboli. L’image de gauche montre l’événement. L’image du centre montre l’orientation du capteur par rapport à la direction de l’éruption et une image rapprochée du drone en vol stationnaire. L’image de droite montre l’expérience sur le terrain, avec le capteur attaché sous le drone. (Crédit photo : David Fee)