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Champs Phlégréens (Italie) : nouvelle méthode de surveillance thermique depuis l’espace // Campi Flegrei (Italy) : new method of thermal monitoring from space

Une étude menée par des chercheurs de l’INGV propose l’utilisation des  données thermiques fournies par la Station spatiale internationale (ISS) pour alerter sur la sismicité dans les Champs Phlégréens.
Les Champs Phlégréens sont l’une des zones volcaniques les plus actives au monde et, ces dernières années, leur sismicité a considérablement augmenté. L’étude de l’INGV a été publiée dans la revue Remote Sensing Letters. Elle est intitulée « Un nouvel algorithme de surveillance thermique utilisant les séries temporelles ECOSTRESS : le cas des Champs Phlégréens, à Naples, en Italie ». L’étude décrit une méthode d’analyse des images thermiques prises par l’ISS capable de détecter les variations de température significatives précédant les séismes les plus intenses dans cette région.
La méthode utilise les données collectées par ECOSTRESS, un capteur du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA installé à bord de l’ISS. Cet outil estime la température de surface avec une haute résolution spatiale d’environ 70 m au cours de passages fréquents au-dessus de la même zone pendant environ trois jours.
Les scientifiques ont généré deux séries historiques de températures extraites d’images thermiques de deux zones de la Solfatare entre 2021 et 2024. La différence de température entre les deux zones a été analysée avec deux méthodes statistiques distinctes, permettant de comparer les anomalies détectées aux principaux événements sismiques enregistrés dans la zone.

Vues de la Solfatara (Photos: C. Grandpey)

Un chercheur de l’INGV et co-auteur de l’étude a déclaré : « Nous avons détecté des variations de température anormales dans la Solfatare ayant précédé certains séismes de plus grande intensité, avec une anticipation allant de quelques jours à quelques semaines.» Par exemple, le 17 mai 2024, une augmentation de température de 5°C a précédé de trois jours un séisme de magnitude M4,4. S’agissant de l’événement de magnitude M4,2 du 27 septembre 2023, l’augmentation de température observée le 21 septembre a dépassé 7°C. La deuxième méthode statistique a également mis en évidence des anomalies de température pour ces deux événements apparus respectivement le 12 avril 2024 et le 6 septembre 2023. De plus, la valeur moyenne de l’écart de température a augmenté ces dernières années, en parallèle avec la hausse d’autres signaux déjà observés dans la région, tels que l’élévation du sol provoquée par le bradyséisme et les émissions de dioxyde de carbone.
Les anomalies de température mises en évidence par deux analyses statistiques différentes conforte les chercheurs dans l’idée qu’il existe un lien possible entre la fluctuation de la température de surface et l’activité sismique de la région.
L’étude complète peut être consultée en cliquant sur ce lien :
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/2150704X.2025.2459213

À mon avis, cette étude est intéressante dans la mesure où la technique utilisée permettrait d’anticiper les séismesdans les Champs Phlégréens. Cependant, elle ne donne aucune indication sur la magnitude des séismes prévus et n’indique donc pas aux autorités compétentes si des mesures doivent être prises pour assurer la sécurité de la population.

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A study conducted by researchers at INGV suggests the use of thermal data from the International Space Station in seismic alerting of the Phlegraean area

The Campi Flegrei are one of the most active volcanic areas in the world and, in recent years, their seismicity has increased significantly. The INGV study was published in the magazine Remote Sensing Letters. It is entitled “A novel algorithm for thermal monitoring using ECOSTRESS time series : the case of Campi Flegrei, Naples, Italy”. It describes a method of analysis of thermal images taken by the International Space Station (ISS) capable of detecting significant temperature variations that precede the most intense earthquakes in the Phlegraean area.

The method uses the data collected by the tool ECOSTRESS, a NASA-Jet Propulsion Laboratory (JPL) sensor installed on the ISS, which estimates surface temperature with a high spatial resolution of about 70 m and frequent passes over the same area around three days.

Scientists have generated two historical temperature series extracted from thermal images of two areas of the Solfatara between 2021 and 2024. The temperature difference between the two areas was analyzed with two distinct statistical methods, allowing the detected anomalies to be compared with the main seismic events recorded in the area.

An INGV researcher and first author of the article said : « We have detected anomalous temperature variations in the Solfatara emission zone that preceded some earthquakes of greater intensity, with an advance ranging from a few days to a few weeks. » For example, on May 17, 2024, a temperature increase of 5°C anticipated an M4.4 earthquake by three days. For the M4.2 event on September 27, 2023, the temperature increase observed on September 21 exceeded 7°C. The second statistical method also highlighted temperature anomalies for these two events that appeared on April 12, 2024 and September 6, 2023, respectively. Furthermore, the average value of the temperature difference has increased in recent years, consistently with the increase in other signals already observed in the area, such as ground rise with bradyseism and carbon dioxide emissions.

The temperature anomalies highlighted through two different statistical analyses make researchers more confident about the possible link between the surface temperature fluctuation and the seismic activity of the area.

The whole study can be found by clicking on this link :

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/2150704X.2025.2459213

La Photo de l’Année en Islande // Photo of the Year in Iceland

Le 14 janvier 2024, une fracture éruptive s’est ouverte à quelques centaines de mètres des habitations au nord de Grindavík, au pied du mont Hagafell. Le même jour, une autre fracture s’est ouverte à 20 mètres des habitations les plus proches. Un homme, Lúðvík Pétursson, a été porté disparu après être tombé dans l’une d’elles. Il travaillait à compacter le sol dans une crevasse lorsqu’il a fait une chute à l’intérieur. Une opération de secours et de recherche impliquant plus de 200 personnes a été organisée, mais le malheureux n’a jamais été retrouvé. Les recherches ont été interrompues pour des raisons de sécurité.
Eggert Jóhannesson, photographe pour le journal islandais Morgunblaðið, a reçu le prix de la Photo d’actualité de l’année 2024 décerné par l’Association islandaise des photographes de presse. Ce prix prestigieux lui a été décerné pour sa photo prise en janvier 2024 lors des recherches entreprises pour retrouver Lúðvík Pétursson.
Le jury a particulièrement apprécié la photo dans laquelle Jóhannesson a su capturer le moment où toute l’Islande a pleinement pris conscience de la gravité de la situation à Grindavík. Selon le jury, « la photo capture l’intensité de l’instant, tout en soulignant l’ampleur et la difficulté des opérations de sauvetage. Elle traduit les immenses défis auxquels sont confrontés sauveteurs et photographes dans des conditions extrêmement dangereuses. La capacité du photographe à cadrer l’instant avec tant de force traduit parfaitement la tension et le danger présents sur les lieux. L’image rappelle également avec force que la fracture ne se trouvait pas en milieu ouvert, mais à côté d’une maison, qui semble vaciller au bord du néant.» Le jury a également félicité le photographe pour avoir exploité les conditions défavorables afin d’accentuer la profondeur de l’image. Ainsi, l’humidité sur l’objectif ajoute une impression tangible de l’environnement périlleux. « Bien que la scène puisse paraître calme vue d’en haut, une lourdeur sous-jacente s’en dégage. Les drapeaux rouges ajoutent une touche symbolique, nous rappelant la gravité de la situation. »
Source : Iceland Monitor, où vous trouverez une image en haute résolution.

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Sur le terrain, on attend l’éruption…qui ne vient pas. Initialement prévue fin janvier 2025 par les volcanologues islandais, puis le 20 mars, elle ne s’est toujours pas déclenchée. Dans son dernier bulletin du 18 mars, le Met Office indique que le soulèvement du sol se poursuit à Svartsengi, bien qu’à un rythme légèrement réduit. Effectivement, les graphiques montrent une stabilisation du phénomène, avec une courbe qui tend à devenir horizontale. Selon le Met Office, le volume de magma accumulé n’a jamais été aussi important depuis le début de la série d’éruptions le long de la chaîne de cratères de Sundhnúkur en décembre 2023.

Évolution de l’inflation au cours des derniers mois (Source: Met Office)

Il semble que, pour le moment, la pression des gaz ne soit pas suffisante pour permettre à la lave de percer la surface. De plus, la sismicité est faible. Se dirige-t-on vers une éruption avortée, comme cela s’est déjà produit en Islande ? La lave sortira-t-elle dans le secteur de Sundhnúkur, ou bien optera-t-elle pour celui où a eu lieu le dernier essaim sismique ? Le magma restera-t-il sous terre pour former un dyke ? Autant de questions auxquelles personne n’est capable de répondre. Dans la mesure où des vies humaines ne sont pas menacées, l’issue de cette situation importe peu. Si une éruption avec importante émission de lave devait avoir lieu, les seules structures menacées seraient la centrale géothermique et le Blue Lagoon. Si éruption il y a, il faut espérer que les digues de terre éviteront des conséquences fâcheuses pour l’alimentation en eau chaude et en électricité de cette partie de l’Islande.

Depuis la fin de la dernière éruption de décembre 2024, les scientifiques du Met Office et de l’Université d’Islande ont émis de nombreuses hypothèses sur la situation dans la péninsule de Reykjanes. Certains affirment aujourd’hui que l’importante accumulation de magma pourrait provoquer une éruption plus puissante que les précédentes sur la chaîne de cratères de Sundhnúkur . Des scientifiques du Met Office ont récemment déclaré que la période éruptive actuelle sur la péninsule de Reykjanes pourrait durer des siècles et alterner entre les systèmes volcaniques. À côté de cela, on pouvait lire il y a quelques semaines que la prochaine éruption, si elle se produit, sera probablement la dernière de la série. Un autre scientifique a déclaré qu’avec la lente accumulation actuelle du magma, il pourrait s’écouler plusieurs mois, voire des années, avant que suffisamment de magma s’accumule pour déclencher la neuvième éruption à Sundhnúkur. Le volcanologue a ajouté : « Cela rend plus difficile la prévision du moment de la prochaine éruption avec plus de quelques mois de précision, et on ne sait même pas s’il y aura une éruption. »

L’exemple le plus récent d’une telle situation, avant les éruptions sur la péninsule de Reykjanes, concerne le volcan Krafla dans le nord-est de l’Islande, qui est entré en éruption de 1975 à 1984. Il y a eu neuf éruptions, et vers la fin de la série, l’afflux de magma dans la caldeira a considérablement ralenti. Le soulèvement du sol s’est arrêté pendant trois ans après la dernière éruption. Il a repris pendant deux ans et s’est terminé en 1990 sans autre éruption. J’étais en Islande à ce moment-là. La sismicité était élevée ; le sol avait gonflé d’environ un mètre à la centrale géothermique, mais l’éruption a finalement avorté.

Éruption du Krafla en septembre 1984 (Source: Smithsonian Institution)

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On January 14th, 2024, an eruptive fissure opened just a few hundred meters from homes north of Grindavík, at the foot of Hagafell Mountain. That same day, another fissure opened 20 meters from the nearest homes. A man, Lúðvík Pétursson, was missing after falling into a crack in the ground. He had been working to compact soil into a crevasse when he fell into it. A search and rescue operation involving more than 200 people was organised but they could never find the missing person. The search was called off for safety reasons..

Eggert Jóhannesson, a photographer for the Icelandic newspaper Morgunblaðið, has been awarded the News Photo of the Year 2024 by the Icelandic Press Photographers Association. The prestigious award was presented for his striking photograph taken in January 2024 during the search efforts in Grindavík for Lúðvík Pétursson, .

The jury praised Jóhannesson’s image for capturing the moment when the whole of Iceland fully grasped the gravity of the situation in Grindavík. « The photo captures the poignancy of the moment, highlighting the vast scope and difficulty of the rescue operations, » the jury said. « It conveys the immense challenges faced by rescuers and photographers alike in extremely hazardous conditions. The photographer’s ability to frame the moment so powerfully speaks to the tension and danger present at the scene. The image is also a stark reminder that the crack was not in an open field, but next to a house, one that seems to be teetering on the edge of nothingness. » The jury further commended the photographer for using the adverse conditions to enhance the image’s depth, noting the wetness on the lens that added a tangible sense of the perilous environment. « Though the scene may seem calm from above, there is an underlying heaviness. The red flags add a symbolic touch, reminding us of the gravity of the situation. »

Source : Iceland Monitor where you will see a higher resolution image.

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On the field, everybody is waiting for the eruption… which hasn’t happened yet. Initially predicted by Icelandic volcanologists for late January 2025, then on March 20th, it still hasn’t occurred. In its latest bulletin dated March 18th, the Met Office indicates that ground uplift is continuing at Svartsengi, albeit at a slightly reduced rate. Indeed, the graphs show a stabilization of the phenomenon, with a curve tending to become horizontal. According to the Met Office, the volume of accumulated magma has never been this large since the beginning of the series of eruptions along the Sundhnúkur crater row in December 2023.
It appears that, for the moment, the gas pressure is not sufficient to help the lava to break through the surface. Moreover, seismicity is low. Are we heading towards an aborted eruption, as has already happened in Iceland? Will the lava erupt in the Sundhnúkur area, or will it choose the area where the last seismic swarm was observed? Will magma remain underground to form a dike? These are all questions no one can answer. As long as human lives are not at risk, the outcome of this situation matters little. If an eruption with significant lava flows were to occur, the only structures threatened would be the geothermal power plant and the Blue Lagoon. If an eruption does occur, it is to be hoped that the earth dikes will prevent adverse consequences for the hot water and electricity supply in this part of Iceland.

Since the end of the last eruption of December 2024, scientists at the Met office and the University of Iceland have released numerous predictions about the situation on the Reykjanes Peninsule. Some are saying today that beacuse a large quantity of magma has accumulated, the next eruption in the Sundhnúkur crater row could be stronger than the previous ones. Dcientists at the Met Office recently declared that the current eruptive period on the Reykjanes peninsula could last for centuries and shift between volcanic systems. One could read a few weeks ago that the next eruption, if it occurs, would be the last of the series. Another scientists has declared that with the current slow magma accumulation, many months or even years could pass before enough magma builds up to trigger the ninth eruption in the Sundhnúkur crater row. The volcanologist added : « This also makes it more difficult to predict the timing of the next eruption with more than a few months’ accuracy, or whether it will even erupt at all. » The most recent example before the eruptions on the Reykjanes peninsula is the one of Krafla volcano in north-east Iceland, which lasted from 1975 to 1984. There were nine eruptions, and towards the end, magma inflow into the Krafla caldera slowed significantly. Ground uplift halted for three years after the last eruption but resumed for two years and ended in 1990 without further eruptions. I was in Iceland by that time. Seismicity was elevated ; the ground had inflated by about one meter at the geothermal power station, but the eruption finally aborted.

Quelques informations supplémentaires sur la sismicité dans les Champs Phlégtéens (Italie) // Some additional information about seismicity in the Campi Flegrei (Italy)

Dans un bulletin publié le 18 mars 2025 sur le site de l’Observatoire du Vésuve, l’INGV a proposé une description de l’activité dans les Champs Phlégréensv entre le 10 et le 16 mars 2025.
Au cours de la semaine en question, l’observatoire a enregistré 138 séismes, signe d’une activité sismique intense qui continue de caractériser la zone. Deux essaims sismiques mineurs et un essaim plus important ont été observés. Le premier, qui a débuté à 02h57 (heure locale) le 11 mars 2025, avec 33 événements et une magnitude maximale de Md3,0* a été localisé dans la zone Solfatara-Pisciarelli. Le deuxième, dans la région d’Agnano, s’est produit à partir de 06h25 le 12 mars 2025 et a consisté en 7 secousses d’une magnitude maximale de Md1,7. L’essaim sismique le plus important a commencé à 01h25 (UTC) le 13 mars 2025 dans la région de Bagnoli avec 44 événements d’une magnitude maximale de Md4,6.
L’événement le plus significatif de la semaine a été enregistré le 13 mars dans la région de Bagnoli avec une magnitude de Md4,6. Une magnitude préliminaire de Md4,4 avait été indiquée, mais une analyse plus détaillée des formes d’ondes a révélé que cet événement était composé de deux séismes distincts, avec des arrivées d’ondes sismiques extrêmement proches les unes des autres.

*Il convient de rappeler que, pour la zone volcanique de Campanie, contrairement au reste du territoire italien où la magnitude de Richter Ml est utilisée, l’Observatoire du Vésuve utilise la magnitude de durée Md qui, comme son nom l’indique, est définie à partir de la durée du signal.

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In a bulletin published on March 18th, 2025, on the Vesuvius Observatory website, INGV has provided a description of the activity in the Phlegraean Fields between March 10th and 16th, 2025.
During the week, the observatory recorded 138 earthquakes, a sign of the intense seismic activity that continues to characterize the area. Two minor seismic swarms and one larger swarm were observed. The first, which began at 2:57 a.m. (local time) on March 11th, 2025, with 33 events and a maximum magnitude of Md3.0*, was located in the Solfatara-Pisciarelli area. The second, in the Agnano area, occurred from 6:25 am on March 12th, 2025, and consisted of 7 tremors with a maximum magnitude of Md1.7. The largest seismic swarm began at 1:25 am (UTC) on March 13th, 2025, in the Bagnoli area, with 44 events with a maximum magnitude of Md4.6.
The most significant event of the week was recorded on March 13th in the Bagnoli area, with a magnitude of Md4.6. A preliminary magnitude of Md4.4 had been indicated, but a more detailed analysis of the waveforms revealed that this event was composed of two separate earthquakes, with seismic wave arrivals extremely close to each other.

*It should be remembered that, for the volcanic area of ​​Campania, unlike the rest of the Italian territory where the Richter magnitude Ml is used, the Vesuvius Observatory uses the duration magnitude Md which, as its name indicates, is defined from the duration of the signal.

L’Intelligence Artificielle au service de la volcanologie (suite) // Artificial Intelligence in the service of volcanology (continued)

L’intelligence artificielle (IA) est de plus en plus utilisée en sismologie et en volcanologie où elle pourrait contribuer à la prévision des séismes et des éruptions, événements parfois destructeurs. J’ai publié une note le 28 juillet 2024 expliquant comment les scientifiques utilisent l’IA. J’ai également ajouté que son utilisation dans la prévision volcanique et pour d’autres phénomènes naturels semble prometteuse. Cependant, il faut garder à l’esprit que l’intelligence artificielle relève des sciences exactes, tandis que les éruptions dépendent des caprices de la Nature, qui peuvent être imprévisibles !
Un nouvel article publié par des chercheurs de l’Université de Canterbury (Nouvelle-Zélande) explique qu’ils utilisent un nouvel outil, développé grâce à l’intelligence artificielle (IA), pour améliorer la prévision des éruptions volcaniques dans le monde.
L’équipe scientifique de l’Université de Canterbury a créé un modèle d’apprentissage automatique (machine learning, ML) capable d’identifier les premiers signes sismiques d’éruptions volcaniques. L’étude a analysé 41 éruptions sur 24 volcans sur une période de 73 ans. Cela a donné naissance à des schémas d’activité sismique pré-éruptive pouvant être appliqués à des volcans moins surveillés.
Les chercheurs ont introduit une technique d’apprentissage automatique appelée « apprentissage par transfert » (transfer learning, TL), qui identifie les signaux précurseurs communs à plusieurs volcans. Cette approche permet de prévoir les éruptions sur des sites où les instruments de mesure sont rares, voire inexistants. Les chercheurs affirment que leur méthode offre une solution rentable et évolutive pour améliorer les prévisions concernant les volcans dépourvus de surveillance ou mal surveillés.
Le modèle basé sur l’IA vise également à venir en aide aux régions disposant d’infrastructures de surveillance limitées, comme l’Asie du Sud-Est et l’Amérique centrale, où de nombreux volcans actifs restent sous-étudiés.
L’équipe de recherche a collaboré avec des observatoires volcaniques à travers le monde pour garantir que le modèle de prévision fournisse des données exploitables. Cette approche collaborative permet une intégration transparente avec les cadres de surveillance volcanique existants.
Les scientifiques de l’Université de Canterbury ont analysé 41 éruptions volcaniques sur 24 volcans différents, couvrant 73 années de données sismiques. Ils ont classé les volcans en trois groupes selon leur type éruptif : magmatiques, phréatiques et un groupe incluant tous les volcans. Le modèle ML a utilisé une fenêtre de données sismiques de 48 heures précédant les éruptions pour tester les modèles de prévision. Les résultats ont été évalués par un processus de validation croisée, reproduisant les conditions de prévision en temps réel.
La comparaison avec les méthodes de prévision traditionnelles, telles que la mesure de l’amplitude sismique en temps réel (RSAM), a révélé que le modèle ML était plus performant que les techniques conventionnelles. Il a notamment démontré une meilleure sensibilité à l’activité pré-éruptive pour les éruptions phréatiques.
Certains volcans, comme le Copahue, ont affiché des valeurs de prévision constamment élevées entre des éruptions rapprochées, ce qui pourrait nécessiter une amélioration du modèle. Les éruptions non annoncées, comme celle de Cordon-Caulle en 2011, ont présenté des limites en termes de prévision en raison de la faiblesse des signaux sismiques pré-éruptifs. Les améliorations pourraient inclure l’intégration des niveaux d’émissions gazeuses, des anomalies thermiques et des données magnétotelluriques dans les modèles de prévision. Les chercheurs prévoient également d’affiner la capacité du modèle à distinguer différents types d’activité volcanique, comme les éruptions à conduit ouvert et fermé.
Source : Université de Canterbury.

Éruption du Copahue en 2013 (Crédit photo: SERNAGEOMIN)

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Articicial intelligence (AI)is more and more used in seismology and volcanology, with the hope that it will help precict earthquakes and eruptions that can sometimes be destructive.I wrote a post on 28 July 2024 explaining how scientists are using AI, but I also added that the use of artificial intelligence in volcanic prediction and the prediction of other natural phenomena looks promising. However, one should keep in mind that artificial intelligence is part of exact science whereas eruptions depend on Nature’s whims which can be unpredictable !

A new article by researchers at the University of Canterbury (New Zealand) has resulted in a new tool, developed using artificial intelligence (AI), to improve the prediction of volcanic eruptions worldwide.

The University of Canterbury research team has created a machine-learning (ML) model capable of identifying early seismic warning signs of volcanic eruptions. The study analyzed 41 eruptions across 24 volcanoes over 73 years, revealing patterns in pre-eruption seismic activity that can be applied to less-monitored volcanoes.

The research introduces an ML technique known as transfer learning, which identifies shared precursor signals across multiple volcanoes. The approach allows for forecasting eruptions at sites with little to no prior instrumental eruption records. The researchers say that their method provides a cost-effective and scalable solution for improving forecasting at under-monitored volcanoes.

The AI-based model also aims to support regions with limited monitoring infrastructure, such as Southeast Asia and Central America, where many active volcanoes remain understudied.

The research team worked alongside international volcano observatories to ensure the forecasting model provides actionable data. The collaborative approach enables seamless integration with existing volcanic monitoring frameworks.

The scientists analyzed 41 volcanic eruptions from 24 different volcanoes, spanning 73 years of seismic data. The researchers categorized volcanoes into three groups based on eruption type: magmatic, phreatic, and a global pool that included all volcanoes. The ML model used a 48-hour window of seismic data leading up to eruptions to train forecasting models The model’s performance was assessed through a cross-validation process mimicking real-time forecasting conditions.

Comparisons with traditional forecasting methods, such as Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM), revealed that the ML model outperformed conventional techniques. In particular, the model demonstrated better sensitivity to pre-eruptive activity for phreatic eruptions.

Some volcanoes, such as Copahue, displayed consistently high forecasting values between closely spaced eruptions, which may require further refinement of the model. Unheralded eruptions, such as the 2011 Cordon Caulle event, presented limitations in forecasting capabilities because of weak pre-eruption seismic signals.

Future improvements may include incorporating gas emission rates, thermal anomalies, and magnetotelluric data into the forecasting models. The researchers also plan to refine the model’s ability to distinguish between different types of volcanic activity, such as open versus closed conduit eruptions.

Source : University of Canterbury.

https://www.canterbury.ac.nz/