Une équipe de chercheurs de l’Université technique de Munich (TUM) et de l’Université de Mayence s’est rendue sur l’île éolienne de Vulcano munie de drones, afin de collecter et d’analyser des échantillons de gaz émis par le volcan. La dernière éruption du Grand Cratère de Vulcano remonte à la fin du 19ème siècle, mais le volcan continue de présenter une activité de dégazage intense. Les scientifiques souhaitaient vérifier si ces appareils pouvaient mesurer les gaz afin de prédire les éruptions.
Un capteur de gaz a été installé sur un trépied, en attente de l’approche du drone. Peu après, le drone s’est positionné dans l’axe du capteur ; ce dernier émet un faisceau laser invisible qui traverse les émissions de gaz volcaniques avant d’être réfléchi par le drone et de revenir vers sa source. Le drone peut se déplacer et changer d’angle pour effectuer des mesures. L’utilisation d’un laser permet au capteur d’éviter le panache de gaz. Comme l’a expliqué un chercheur : « Notre drone vole derrière le panache et notre unité au sol ne se trouve pas non plus à l’intérieur de celui-ci. » Avec une méthode plus traditionnelle, la nature corrosive du panache nécessiterait un recalibrage constant du capteur se trouvant en son sein.
À partir des signaux renvoyés au capteur, un algorithme établit une carte de la concentration en gaz pendant les 10 ou 15 minutes que met le drone à suivre une trajectoire prédéfinie qui peut aller jusqu’à une distance de 60 mètres.
Bien que les drones soient utilisés pour la surveillance des volcans depuis une quinzaine d’années, les scientifiques cherchent désormais à mettre au point des outils de mesure des gaz toujours plus précis et sans risque.
Plus loin sur la lèvre du cratère, une autre équipe scientifique utilisait des capteurs embarqués sur un drone pour mesurer les concentrations de substances chimiques dans l’air. Le drone était équipé d’une série de capteurs mesurant les gaz, les particules et les halogènes — des éléments tels que le chlore, le brome, etc. Les chercheurs affirment que la mesure des gaz et des particules permettra de mieux comprendre l’impact des éruptions et des émissions volcaniques sur l’atmosphère. « Une autre raison est d’anticiper les éruptions volcaniques, car la composition des gaz peut varier avant qu’une éruption ne se produise. Plus la pression exercée par la lave remontant des profondeurs de la Terre vers la surface est élevée, plus la quantité de gaz libérée est importante. »
C’est la première fois que l’équipe de la TUM teste sur un volcan son système de drones, qui est opérationnel jusqu’à 3 000 mètres d’altitude. L’un des principaux atouts de ces appareils réside dans leur grande flexibilité et leur capacité à naviguer dans les zones du panache où les gaz sont plus denses, ainsi qu’à changer rapidement de direction si le panache modifie soudainement sa trajectoire. Grâce au drone, les chercheurs n’ont plus besoin de pénétrer dans la zone d’émission de gaz, une opération périlleuse nécessitant le port de masques et d’autres équipements de protection. Dans les prochains jours, les scientifiques allemands utiliseront le drone sur l’Etna, où une nouvelle éruption vient de se produire.
Source : Yahoo News.
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L’article consacré à la mission allemande sur le cratère de la Fossa de Vulcano, a attiré mon attention, car j’ai moi-même mené plusieurs campagnes d’observation sur ce volcan entre 1990 et 2000. J’ai notamment étudié l’influence de la température et de l’hygrométrie de l’air ambiant sur la densité des panaches de gaz et de vapeur.
J’ai également réalisé plusieurs campagnes de mesure de l’évolution des températures des fumerolles, tant à l’intérieur du cratère que sur sa lèvre.
Dans le cadre d’un projet d’action éducative (PAE) avec le lycée où j’enseignais, j’ai prélevé des échantillons de gaz dans des ampoules sous vide, qui ont ensuite été analysés dans un laboratoire d’Orléans.
Photos: C. Grandpey
Comme le mentionne l’article de presse, la dernière éruption du Vulcano remonte à la fin du 19ème siècle, en août 1888. J’ai consacré une note à cette éruption le 5 février 2020 :
Lors de cette éruption, de puissantes émissions de cendres, de scories et de bombes volcaniques ont été observées à quelques heures d’intervalle. Le phénomène était si caractéristique que le terme « éruption vulcanienne » a par la suite été appliqué à des activités éruptives similaires sur d’autres volcans à travers le monde. Deux phases ont été observées au cours de l’éruption, séparées par quelques semaines de calme absolu : une phase initiale, caractérisée par une activité plus intense, a duré environ trois jours, du 3 au 5 août 1888 ; la seconde phase a débuté le 18 du même mois et s’est achevée le 22 mars 1890.
Photo prise par Orazio Silvestri et montrant l’éruption le 20 août 1888 (Source :Libreria Trippini Sergio)
L’éruption de 1888 n’a pas constitué un événement majeur, mais l’île n’était pas encore une destination touristique à l’époque. Si un phénomène similaire devait se produire aujourd’hui en pleine saison touristique, la situation serait bien différente.
Ces dernières années, plusieurs alertes ont été lancées à Vulcano suite à une hausse des émissions de CO2 et une augmentation de la température des fumerolles. Au moment où j’écris ces lignes, la situation est revenue à la normale, mais les scientifiques italiens continuent de la surveiller étroitement. Comme me l’expliquait un jour Roberto Clocchiatti : « À Vulcano, les gaz rongent le volcan de l’intérieur. »
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A team of researchers from the Technical University of Munich (TUM) and the University of Mainz have been working on the Aeolian island of Vulcano with drones in order to collect and analyze gas samples from the volcano. The last eruption of Vulcano’sGrand Crater occurred in the late 19th century but the volcano continues to show intense degassing activity.
The scientists wanted to test whether the devices can measure gases to predict eruptions.
A gas sensor was mounted on a tripod, waiting for the drone to draw closer. Soon, the drone positioned itself along the axis of the sensor, which transmits an invisible laser beam that passes through the volcanic gas emissions before being reflected by the drone, and travelling back. The drone can move around and switch angles to take full measurements.
Using a laser allows the sensor to avoid the gas plume. Said one researcher : « Our drone flies behind the plume and also our ground unit is not in the plume. » With a more traditional method, the corrosive nature of the plume would require any sensor inside it to be constantly recalibrated.
Based on the signals sent back to the sensor, an algorithm calculates a map of gas concentration in the 10 or 15 minutes it takes for the drone to follow a predefined path at a distance of up to 60 metres.
Although drones have been used in monitoring volcanoes for about 15 years, scientists are now looking to develop gas measurement tools that are increasingly accurate and risk-free.
Further around the crater, another team of scientists was using sensors carried on a drone to measure concentrations of chemical substances in the air. The drone is equipped with a series of sensors measuring gases, particles and halogens, elements like chlorine, bromine and others. The researchers say that measuring gases and particles will allow to better understand the impact of volcanic eruptions and volcanic emissions on the atmosphere. « Another reason is to anticipate volcanic eruptions, because the gas composition can change before an eruption occurs. »
The greater the pressure exerted by lava rising from inside the Earth towards the surface, the larger the amount of gas released.
It is the first time the team from TUM has tested its drone system — which can work at altitudes up to 3,000 metres — on a volcano. One of the biggest advantages of the drone is its great flexibility and ability to move around more diluted parts of the plume and quickly switch direction if the plume suddenly changes angles.
With the drone, researchers no longer need to carefully enter the area of the gas emissions, a dangerous activity which requires the use of masks and other protection.
In the coming days, the German scientists will use the drone on Mount Etna where a new eruption has just occurred.
Source : Yahoo News.
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The article about the German mission on Vulcano’s Fossa Crater drew my attention as I performed several observation campaigns on this volcano in 1990-2000. I particularly studied the influence of temperature and hygrometry on the density of the gas and steam plumes.
I also made several campaigns to measure the evoluation of temperatures in the fumaroles, both inside the crater and on its rim. During an Educative Acrtion Project with the high school where I taught, I took gas samples in vacuum-sealed ampoules that were later analysed in a laboratory of Orleans.
As mentioned in the press article, the last eruption at Vulcano occurred in the late 19th century, in August 1888. I dedicated a post to this eruption on 5 February 2020 :
During this eruption, powerful emissions of ash, scoria, and volcanic bombs were observed at intervals of a few hours. It was so distinctive that the term « Vulcanian eruption » was subsequently applied to similar eruptive activity at other volcanoes around the world.
Two phases were observed during the eruption, separated by a few weeks of absolute calm: an initial phase, characterized by more intense activity, lasted approximately three days, from August 3 to 5, 1888; the second phase began on the 18th of that same month and ended on March 22, 1890.
The 1888 eruption was not a major event but the island was not a tourist destination by that time. Should a similar event occur during the tourist season nowadays, the problem would be much different. Several alerts were observed at Vulcano in recent years with increases in CO2 emissions and higher temperatures at the fumaroles. At the time I’m writing this post, the situation has gone back to normal but Italian scientists are closely monitoring the situation. As Roberto Clocchiatti told me one day : « At Vulcano, the gases are eating the volcano from the inside ».
Claude Grandpey : Volcans et Glaciers 