Étiquette : InSAR

Le Veniaminof (Alaska) pour mieux comprendre le comportement du magma // Veniaminof (Alaska) to better undrestand magma behaviour

Le Veniaminof, l’un des volcans qui se dressent sur la péninsule d’Alaska, présente une longue histoire d’éruptions qui se produisent avec peu ou pas de signes précurseurs détectables. Malgré la présence de huit stations sismiques permanentes et d’une surveillance satellite par radar à synthèse d’ouverture interférométrique (InSAR), la plupart des éruptions depuis 1993 se sont produites sans véritables signes précurseurs. Sur les 13 dernières éruptions, seules deux ont été précédées de signes avant-coureurs détectables. Ce schéma éruptif a incité les chercheurs à examiner le système magmatique sous-jacent du Veniaminof et à étudier le comportement des volcans avant leur éruption.

Vue du Veniaminof (Crédit photo : USGS)

Des chercheurs de deux universités de l’Illinois ont cherché à déterminer si un système magmatique fermé pouvait entrer en éruption sans déclencher d’activité sismique ni de mouvements de terrain notables.
Dans les systèmes volcaniques ouverts, comme le Mauna Loa, le magma et les gaz se déplacent librement vers la surface, ce qui génère parfois peu de signaux avant-coureurs clairs. En revanche, les systèmes fermés, comme les Champs Phlégréens, accumulent généralement de la pression, ce qui peut provoquer un soulèvement du sol et une hausse de la sismicité avant une éruption. Pour comprendre comment des éruptions peuvent se produire sans ces signaux, les chercheurs ont construit des modèles thermomécaniques avec lesquels ils ont testé l’interaction des changements de forme, de taille, de profondeur et de débit de la chambre magmatique avec les propriétés physiques de la roche environnante.
L’équipe scientifique a créé des modèles intégrant le comportement de la roche, dépendant et indépendant de la température. Ils ont simulé le déplacement du magma depuis des sources profondes, à plus de 13 km de profondeur, vers des chambres magmatiques moins profondes, avec diverses géométries.
Pour tester le réalisme de ces modèles, ils ont comparé les résultats aux données InSAR et sismiques de l’éruption de Veniaminof de 2018. L’éruption de 2018 est intéressante car elle n’a montré aucun mouvement de terrain significatif ni aucune activité sismique préalable, ce qui en fait un bon exemple d’éruption ‘silencieuse’, autrement dit sans signes précurseurs.
La principale conclusion est que certains systèmes magmatiques peuvent entrer en éruption sans produire de signaux d’alerte détectables. Plus précisément, les systèmes disposant de petites chambres magmatiques profondes, avec de faibles apports de magma et une roche environnante ramollie par la chaleur peuvent produire des éruptions avec une déformation minimale du sol (moins de 10 mm) et une sismicité faible, voire nulle. Cette dernière est en général liée à la rupture de la roche par cisaillement.
Cependant, les scientifiques ont remarqué que certaines roches continuent à se fracturer suite à des contraintes trop intenses, ce qui est suffisant pour permettre au magma de remonter vers la surface et provoquer une éruption. Dans les modèles où le comportement de la roche évolue avec la température, un flux de magma plus important est nécessaire pour déclencher cette rupture, mais même dans ce cas, les signaux de surface restent faibles.
L’analyse InSAR de 2015 à 2018 n’a révélé aucun schéma cohérent de soulèvement ou d’affaissement du sol autour du Veniaminof, ce qui corrobore les résultats de la modélisation. Même lors de l’éruption de 2018, les signaux de déplacement étaient difficilement détectables et probablement masqués par des interférences atmosphériques ou par le glacier qui recouvre le sommet. Ces facteurs compliquent la détection de signes subtils d’inflation volcanique et étayent la conclusion selon laquelle le Veniaminof peut produire des éruptions avec peu ou pas de signes précurseurs en surface.

References:

Stealthy magma system behavior at Veniaminof Volcano, Alaska – Yuyu Li, Patricia M. Gregg, et al. – Frontiers in Earth Science – June 10, 2025 – DOI https://doi.org/10.3389/feart.2025.1535083 – OPEN ACCESS

The Watchers.

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Veniaminof volcano on the Alaska Peninsula has a long record of eruptions that occur with little or no detectable warning. Despite the presence of eight permanent seismic stations and satellite monitoring using Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR), most eruptions since 1993 have taken place without clear precursory signals. Of the last 13 eruptions, only two were preceded by detectable warning signs. This pattern prompted researchers to examine the underlying magma system at Veniaminof and investigate how volcanoes behave prior to eruption.

Researchers from two Illinois universities set out to test whether a sealed magma system could erupt without triggering any noticeable seismic activity or ground movement.

In open volcanic systems, such as Mauna Loa, magma and gases move more freely toward the surface, sometimes resulting in fewer clear warning signals. In contrast, closed systems, such as Campi Flegrei, typically accumulate pressure, which can cause ground uplift and increased seismicity before an eruption.

To figure out how eruptions might happen without these signals, the researchers built detailed thermomechanical models. They tested how changes in magma chamber shape, size, depth, and magma supply rate interact with the surrounding rock’s physical properties.

The scientific team created models incorporating both temperature-dependent and temperature-independent rock behavior. They simulated magma transport from deep sources, more than 13 km below the surface, into shallower magma chambers with varying geometries.

To test how realistic these models were, they compared the results with InSAR and seismic data from Veniaminof’s 2018 eruption. The 2018 eruption is valuable because it showed no obvious ground movement or any preceding seismic activity, making it a good example of a quiet eruption.

The main finding is that certain magma systems can erupt without producing detectable warning signals. Specifically, systems characterized by small, deep magma chambers, low magma supply rates, and heat-softened surrounding rock can produce eruptions with minimal ground deformation (less than 10 mm and little to no seismicity related to shear failure, which typically causes earthquakes.

However, some rock still fractured through tensile failure, which was enough to allow magma to rise and cause an eruption. In models where the rock’s behavior changed with temperature, a higher magma flux was needed to trigger this failure, but even then the surface signals remained weak.

InSAR analysis from 2015 to 2018 revealed no consistent uplift or subsidence patterns around the volcano, supporting the modeling results. Even during the 2018 eruption, displacement signals were ambiguous and likely masked by atmospheric interference or the glacier covering the summit. These factors complicate the detection of subtle signs of volcanic inflation and support the conclusion that Veniaminof can produce eruptions with little or no surface warning.

References:

Stealthy magma system behavior at Veniaminof Volcano, Alaska – Yuyu Li, Patricia M. Gregg, et al. – Frontiers in Earth Science – June 10, 2025 – DOI https://doi.org/10.3389/feart.2025.1535083 – OPEN ACCESS

The Watchers.

Nouveau système de surveillance volcanique // New volcano monitoring system

Un nouveau système de surveillance des volcans par radar mis au point par l’Université d’Alaska Fairbanks (UAF) et l’U.S. Geological Survey (USGS) va être adopté à travers les États-Unis et même au-delà. Ce nouveau système, financé par la NASA, pourrait permettre une détection plus précoce des signes d’activité volcanique. Reste à savoir si les coupes budgétaires décidées par l’Administration Trump permettront une utilisation efficace de ces nouveaux équipements.
L’Observatoire Volcanologique d’Alaska basé à l’UAF utilise un prototype de ce système, appelé VolcSARvatory, depuis début 2022. Son utilité est devenue immédiatement évidente lorsqu’un essaim sismique s’est produit sur le mont Edgecumbe, près de Sitka, en Alaska, le 11 avril 2022. Cela faisait longtemps que ce volcan ne se manifestait pas.

Vue du cratère du Mont Edgecumbe (Crédit photo : AVO)

Le VolcSARvatory utilise un radar à synthèse d’ouverture interférométrique, ou InSAR, pour détecter des variations de petits mouvements du sol de seulement un centimètre. Il fonctionne en combinant deux ou plusieurs images radar satellite de la même zone prises à des moments différents. Les variations de surface sur une longue durée peuvent être enregistrés en collectant des images répétées pour créer une série chronologique de données à partir d’un seul endroit. Selon des scientifiques américains, l’extension du système à tous les observatoires volcaniques de l’USGS permettra d’adopter une approche cohérente de surveillance des volcans actifs.
Le système VolcSARvatory permet de traiter et d’analyser de vastes volumes de données en quelques jours seulement là où un processus classique nécessiterait plusieurs semaines. Comme indiqué plus haut, le système s’est avéré utile pour étudier l’activité inattendue du mont Edgecumbe. En 2022, une équipe de l’Alaska Volcano Observatory et de l’Alaska Satellite Facility a commencé à analyser les données des 7 années et demie d’activité du mont Edgecumbe à l’aide du prototype VolcSARvatory. Les scientifiques ont découvert que la déformation de ce volcan avait commencé 3 ans et demi plus tôt, en août 2018. Une modélisation informatique ultérieure a révélé que c’était une nouvelle intrusion magmatique qui avait provoqué la déformation du sol.

Image InSAR montrant la déformation du sol sur l’île Kruzof dans le sud-est de l’Alaska. Elle permet de voir l’élévation du sol autour du mont Edgecumbe depuis août 2018. Les cases à droite de la carte indiquent, en centimètres, le soulèvement du sol sur les sites numérotés de l’île. (Source : AVO)

L’InSAR est utilisé depuis longtemps pour contrôler la déformation des volcans aux États-Unis, mais jusqu’à présent le travail a été effectué de manière fragmentaire. VolcSARvatory fournira désormais une connaissance situationnelle du comportement des volcans et identifiera peut-être des signes d’activité volcanique avant l’apparition d’autres paramètres, comme l’activité sismique.
L’utilisation de données satellite de type InSAR permettra d’améliorer la surveillance des volcans équipés de capteurs au sol et de surveiller les nombreux autres édifices qui ne disposent pas de stations au sol.
Le nouveau système de surveillance utilise de nombreuses autres observations par satellite, telles que la télédétection de gaz, thermique et visuelle pour surveiller ces volcans. La déformation de surface est un plus pour analyser l’activité volcanique. La déformation de surface peut révéler l’emplacement et le volume de nouveau magma et de gaz. Elle peut également indiquer si la pression augmente en raison de ce nouveau magma ou de ce gaz, ou si le système se dépressurise lorsque le magma et le gaz se déplacent en profondeur ou s’approchent de la surface et annoncent une prochaine éruption.
Le projet de l’UAF fait partie des sept projets sélectionnés par la NASA parmi les 60 autres dans le cadre du Disaster Program de l’agence spatiale. Les sept projets gagnants, annoncés le 20 décembre 2025, se partageront 6,3 millions de dollars sur deux ans.
Source : University of Alaska Faitbanks.

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A new radar-based volcano monitoring system developed by the University of Alaska Fairbanks (UAF) and U.S. Geological Survey (USGS) will expand across the U.S. and beyond. The expansion, funded by NASA, could lead to earlier detection of volcanic unrest. It remains to be seen whether the budget cuts decided by the Trump administration will allow for the effective use of this new equipment.

The Alaska Volcano Observatory at UAF has been using a prototype of this system, named VolcSARvatory, since early 2022. Its usefulness was immediately apparent when a swarm of earthquakes occurred at long-quiet Mount Edgecumbe volcano, near Sitka, Alaska, on April 11, 2022.

VolcSARvatory uses interferometric synthetic aperture radar, or InSAR, to detect ground movement changes as small as one centimeter. It works by combining two or more satellite radar images of the same area taken at different times. Long-duration surface changes can be chronicled by collecting repeated images to build a time series of data from a single location. According to US scientists, expanding the system to all USGS volcano observatories will provide a consistent approach to monitoring active volcanoes.

The VolcSARvatory system allows the processing and analysis of vast volumes of data in only a handful of days. The process would otherwise require several weeks. The system proved valuable in studying Mount Edgecumbe’s unexpected activity. In 2022, a team from the Alaska Volcano Observatory and Alaska Satellite Facility began analyzing the previous 7 1/2 years of Mount Edgecumbe data using the VolcSARvatory prototype and found deformation began 3 1/2 years earlier, in August 2018. Subsequent computer modeling indicated an intrusion of new magma caused the ground deformation.

InSAR has long been used to track deformation at volcanoes in the USA, but the work has been done in a piecemeal fashion to this point. VolcSARvatory will provide situational awareness of volcano behavior and possibly identify volcanoes that are becoming restless before other indications, like earthquake activity, show up. Using InSAR-type satellite data will enhance the monitoring of volcanoes that have been fitted with ground sensors and will allow for the monitoring of the many others that don’t have ground-based stations.

The new monitoring system uses a lot of other observations that are satellite-based, such as gas, thermal and visual remote sensing to monitor those volcanoes, and surface deformation adds an important indicator of volcanic activity. Surface deformation can reveal the location and volume of new magma and gases. It can also indicate whether pressure is building due to that new magma or gas, or whether the system is depressurizing as magma and gas either move to other underground locations or approach an eruption at the surface.

The UAF project is one of seven NASA selected from 60 submitted as part of the space agency’s Disasters Program. The seven winning proposals, announced December 20, will share 6.3 million dollars over two years.

Source : University of Alaska Faitbanks.

Utilisation de l’Interférométrie radar à synthèse d’ouverture en Alaska // Interferometric synthetic aperture radar in Alaska

Au cours de ma conférence « Volcans et Risques volcaniques », j’explique qu’aujourd’hui les satellites sont d’une grande aide pour surveiller l’activité volcanique, en particulier sur les volcans dont l’accès est très difficile, comme ceux qui s’alignent le long de la Chaîne des Aléoutiennes en Alaska.
L’InSAR – abréviation de Interferometric synthetic aperture radar, interférométrie radar à synthèse d’ouverture – est une technique utilisée en géodésie et en télédétection. Elle utilise deux ou plusieurs images radar à synthèse d’ouverture (SAR) pour générer des cartes de déformation de surface ou d’élévation du sol, en utilisant les différences de phase des ondes de retour vers un satellite ou un avion. Cette technologie peut mesurer des fluctuations de déformation à l’échelle millimétrique sur des périodes allant de quelques jours à plusieurs années. Il existe des applications pour la surveillance géophysique des risques naturels, par exemple les séismes, les volcans et les glissements de terrain, ou encore la surveillance de l’affaissement et de la stabilité structurelle.
Il existe un endroit dans le sud-est de l’Alaska où la technologie InSAR s’est récemment avérée essentielle pour détecter la déformation d’un volcan jusqu’alors considéré comme inactif.
Le 11 avril 2022, les scientifiques de l’Observatoire Volcanologique de l’Alaska (AVO) ont observé une activité sismique sur le Mont Edgecumbe, sur l’île Kruzof près de la ville de Sitka.

Source: AVO

Si l’on se réfère aux archives géologiques, ce volcan est resté silencieux pendant environ 4 000 ans. Les histoires racontées par la population locale, les Tlingit, font état d’ « une montagne faisant jaillir du feu et de la fumée ». Il s’agit peut-être d’une petite éruption avec fontaines de lave qui se serait produite il y a seulement 800 à 900 ans. Il est toutefois très difficile de dater cette histoire populaire. De petits séismes peu profonds détectés en avril 2022 étaient répartis sur une zone au nord-est du sommet. Les scientifiques de l’AVO ont tenté de comprendre la source cette sismicité. Malheureusement, ce volcan n’a pas d’instruments au sol localement; les séismes les plus importants sont détectés par des sismographes éloignés appartenant au réseau sismique régional de l’Alaska Earthquake Center pour surveiller l’activité tectonique. Aucun sismographe et aucun instrument géodésique n’existe à proximité de l’édifice volcanique pour détecter et interpréter l’activité souterraine.
En l’absence d’instruments au sol à proximité du volcan, des techniques de télédétection par satellite ont été utilisées pour étudier les changements potentiels. Une série chronologique InSAR a été utilisée pour rechercher des variations de surface sur le Mont Edgecumbe. Les scientifiques de l’AVO ont utilisé des interférogrammes séquentiels pour obtenir une série chronologique des changements sur plusieurs années. La création d’une série chronologique InSAR a permis de générer une carte des mouvements du sol cumulés, comme on peut le voir sur le document ci-dessous, où chaque pixel de couleur représente la déformation à cet endroit au cours des 7 années de cette étude rétrospective. Ce travail a permis d’identifier avec succès la déformation de l’édifice volcanique qui a commencé bien avant le dernier essaim sismique. L’analyse rétrospective de la sismicité à Sitka, sur le sismographe le plus proche, montre une augmentation de l’activité sismique de faible amplitude au milieu de l’année 2019.
Les résultats de cette étude ont incité l’Observatoire Volcanologique de l’Alaska à lancer la phase suivante de surveillance sur le Mont Edgecumbe. Àu cours de l’été 2022, une station sismique et GNSS (Global Navigation Satellite System, qui comprend le GPS) a été installée près du volcan pour une surveillance active. L’instrument GNSS donne une estimation plus précise de la déformation tridimensionnelle de l’édifice volcanique, sans qu’il soit nécessaire d’attendre (environ 12 jours) un nouveau passage du satellite SAR. Ensemble, GNSS et InSAR peuvent donner une image très claire des processus magmatiques, sans avoir à se trouver à proximité du volcan pendant de longues périodes.
Une intrusion magmatique dans un édifice volcanique tel que le Mont Edgecumbe n’indique pas forcément qu’une éruption est imminente. C’est simplement une indication qu’il y a une certaine activité magmatique en profondeur. Les scientifiques expliquent qu’il y aura davantage de changements au niveau de la déformation, une sismicité plus élevée et la présence de gaz volcaniques avant toute éruption du Mont Edgecumbe. Au cours de l’été 2023, d’autres instruments seront installés sur le volcan, avec également des études des gaz et de la géologie.
Source : USGS / HVO.

Le Mont Edgecumbe a déjà fait l’objet sur ce blog le 1er novembre 2022 : Du magma sous les Mont Edgecumbe

Du magma sous le Mont Edgecumbe (Alaska) // Magma beneath Mt Edgecumbe (Alaska)

A lire aussi : une note diffusée sur ce blog le 13 novembre 2022 et intitulée La technologie InSAR au service des volcans :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2022/11/13/la-technologie-insar-au-service-des-volcans-insar-technology-to-monitor-volcanoes/

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During my conference « Volcanoes and Volcanic Hazards », I explain that today satellites are of a great help to monitor volcanoic activity, especially volcanoes whose access is very difficult, like those that align along the Aleutian Islands in Alaska.

InSAR – short for Interferometric synthetic aperture radar – is a radar technique used in geodesy and remote sensing. It uses two or more synthetic aperture radar (SAR) images to generate maps of surface deformation or digital elevation, using differences in the phase of the waves returning to the satellite or aircraft. The technique can potentially measure millimetre-scale changes in deformation over spans of days to years. It has applications for geophysical monitoring of natural hazards, for example earthquakes, volcanoes and landslides, and in structural engineering, in particular monitoring of subsidence and structural stability.

One place where InSAR recently proved instrumental in detecting deformation of a volcano previously considered inactive was in Southeast Alaska.

On April 11th, 2022, Alaska Volcano Observatory (AVO) scientists observed seismic activity at Mount Edgecumbe on Kruzof Island near the town of Sitka. This volcano has remained quiet for around 4,000 years based on its geologic record. Oral history of the local Tlingit tells about “a mountain blinking, spouting fire and smoke,” which perhaps describes a small eruption with lava fountaining. This is possible as recent as 800-900 years ago; however, the timing of this oral history is uncertain.

Shallow, small earthquakes detected in April 2022 were broadly distributed to the northeast of the summit. AVO scientists tried to understand the source of the earthquakes. Unfortunately, this volcano had no existing local ground-based geophysical instruments; the larger earthquakes were detected on distant seismographs of the regional seismic network used by the Alaska Earthquake Center to monitor tectonic activity. No seismographs or geodetic instrumentation existed close to the volcanic edifice that would be useful in detecting and interpreting subsurface activity.

With no ground-based instruments installed near the volcano, satellite remote sensing techniques were used to investigate potential changes. An InSAR time series was utilized to search for shallow changes at Mount Edgecumbe. AVO scientists used sequential unwrapped interferograms to create a time series of change from several years of interferograms. Creating an InSAR time series allowed them to produce a cumulative displacement map, as shown below, where each colored pixel represents the total deformation at that location over the 7 years of this retrospective study. The results successfully identified deformation that started long before the recent earthquake swarm. Retrospective analysis of seismicity at the nearest seismograph in Sitka showed an increase in low-magnitude seismic activity in mid-2019.

Results of this analysis prompted the Alaska Volcano Observatory to start the next phase of monitoring on Mount Edgecumbe. In the summer of 2022, a seismic and GNSS station (Global Navigation Satellite System, which includes GPS) station was installed near the volcano for active monitoring. The GNSS instrument gives a more precise 3-dimensional deformation estimate for the volcanic edifice, without the need to have to wait for a SAR satellite repeat visit (about 12 days). Together, GNSS and InSAR can give a very clear picture of magmatic processes, without having to be anywhere near the volcano for extended periods.

An influx of magma into a volcanic edifice such as Mount Edgecumbe does not indicate the potential of an eruption. This merely is the indication that there is some magmatic activity at depth. Scientists expect more changes in deformation, higher rates of seismicity, and detection of volcanic gases prior to any eruption at Mount Edgecumbe. During the summer 2023, more instruments will be set up on the volcano, togetheer with gas and geologic studies.

Source : USGS / HVO.

A post xas already published about Mt Edgecumbe on November 1st, 2022 :

Du magma sous le Mont Edgecumbe (Alaska) // Magma beneath Mt Edgecumbe (Alaska)

You can also read a note published on this blog on November 13th, 2022 and entitled InSAR technology at the service of volcanoes 

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2022/11/13/la-technologie-insar-au-service-des-volcans-insar-technology-to-monitor-volcanoes/

La longue légende du document se trouve sur cette page du HVO :

https://bigislandnow.com/2023/06/02/volcano-watch-volcano-monitoring-from-space-insar-time-series-success-in-alaska/

La technologie InSAR au service des volcans // InSAR technology to monitor volcanoes

En mars et décembre 2015, j’ai rédigéé plusieurs notes à propos de l’utilisation de la technologie InSAR en volcanologie, en particulier pour contrôler les déformations des Champs Phlégréens (Italie) et du Kilauea (Hawaii). Aujourd’hui, un article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (le HVO) aborde à nouveau ce sujet.

Les satellites sont devenus essentiels pour surveiller les volcans actifs. En particulier, ils permettent de garder un oeil sur des volcans difficiles d’accès, et ils offrent des perspectives impossibles à obtenir depuis le sol. Les satellites en orbite autour de la Terre peuvent fournir des images classiques d’un lieu, mais également des images thermiques. Ils peuvent aussi mesurer des quantités et des types de gaz, des changements de gravité et de topographie.
Une avancée majeure a été l’arrivée de l’InSAR (Radar interférométrique à synthèse d’ouverture) pour mesurer de petites variations de surface du sol sur un édifice volcanique. Les satellites radar à synthèse d’ouverture (RSO) envoient à intervalles réguliers des ondes radar qui rebondissent sur la Terre et reviennent vers le satellite. Il faut deux ensembles d’ondes concernant la même zone pour mesurer les changements dans le temps. S’il n’y a pas eu de changement de forme du volcan pendant le laps de temps entre les images, les signaux parcourent la distance dans le même laps de temps. Cependant, si le volcan a changé au cours de processus d’inflation ou de déflation, il sera plus proche ou plus éloigné dans la deuxième image. Il faudra donc plus de temps à l’onde radar pour parcourir la distance entre le satellite et le sol, puis revenir au satellite.
En attribuant à deux ondes décalées une couleur basée sur la taille du décalage, on obtient un ensemble unique de couleurs en bandes qui représentent le nombre de longueurs d’onde séparant les deux images. C’est ainsi que se conçoivent les interférogrammes. Les anneaux concentriques de couleur montrent le niveau d’inflation ou de déflation de la surface d’un volcan.
Si l’InSAR est utile pour surveiller les mouvements à la surface d’un volcan, les scientifiques sont parfois confrontés à des difficultés. Les images InSAR recueillies à partir d’un satellite sont souvent perturbées par des signaux liés aux changements de l’atmosphère terrestre entre les passages du satellite. Ce « bruit atmosphérique » est particulièrement apparent avec les changements de topographie. Sur les volcans actifs très hauts, comme le Mauna Loa, les flancs pentus peuvent amplifier les signaux atmosphériques, laissant supposer à tort qu’un changement significatif s’est produit.

À première vue, l’image de gauche (A) pourrait sembler montrer une inflation simultanée du Mauna Kea et du Mauna Loa. Cependant, on sait, grâce aux instruments GPS du HVO, que le Mauna Kea ne montre pas de déformation significative. Les scientifiques peuvent donc conclure que les signaux InSAR sur le Mauna Loa ne sont probablement pas fiables dans ce cas précis. L’image B est un autre exemple d’interférogramme InSAR avec un bruit atmosphérique important. Une légère déformation du Mauna Loa et la zone de rift sud-est du Kilauea est visible sur ces images, mais reste difficile à discerner du bruit atmosphérique.

Une autre méthode consiste à comparer plusieurs images InSAR. Les satellites RSO capturent des images dans les directions ascendante (vers le nord) et descendante (vers le sud) lorsqu’ils orbitent autour de la Terre. En créant une deuxième image InSAR, avec le même laps de temps, mais à partir de différentes « directions de visée » RSO, il est possible de comparer deux interférogrammes du même événement. Si la déformation est réelle sur la zone étudiée, les deux images InSAR provenant de directions opposées montrent des niveaux de mouvement similaires.
Les scientifiques du HVO utilisent constamment les satellites et d’autres outils pour analyser le mouvement du magma dans les volcans d’Hawaii afin d’essayer d’identifier les signes d’éruptions imminentes.
Source : USGS/HVO.

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In March and December 2015, I wrote several posts about the use of InSAR technology in volcanology, in particular to monitor deformations of the Phlegraean Fields (Italy) and Kilauea (Hawaii). Today, an article published by the Hawaii Volcano Observatory (HVO) addresses this subject again.

Satellites have become one of the fundamental tools used to monitor active volcanoes. In particular, they allow to monitor volcanoes that are otherwise hard to access and provide perspectives that are not possible to get from the ground. Satellites orbiting the Earth can provide normal “pictures” of a place, but can also provide thermal images, measure amounts and types of gases, changes in gravity and topography.

One of the most revolutionary advances has been the use of InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) to measure small changes in shape over an entire volcano. Synthetic Aperture Radar (SAR) satellites send timed radar waves that bounce off the Earth back to the satellite. It takes two sets of waves of the same area to measure change over time. If there has been no change to the volcano for the time between images, the signals travel the distance in the same amount of time. However, if the volcano has changed by either inflating or deflating, the volcano will be closer or further away in the second image. It will take more time for the radar wave to travel the distance from satellite to the ground, then back to the satellite.

If the difference between two offset waves are assigned a color based on the size of the offset, they produce a unique set of banded colors that represent the number of wavelengths separating the two images. This process produces interferograms. Concentric rings of color relate to the amount of surface inflation or deflation of a volcano.

While InSAR is useful for monitoring volcanic motions, it is not without problems. The nature of how InSAR images are gathered from a radar satellite often unintentionally captures signals associated with the changes in the Earth’s atmosphere between satellite passes in addition to ground surface change. This additional “atmospheric noise” is especially apparent with changes in topography. At active volcanoes that are very tall, like Mauna Loa, the sloping flanks can magnify atmospheric signals, falsely suggesting that significant change has occurred.

At first glance, the left image (A) above could seem to show both Mauna Kea and Mauna Loa inflating at the same rate simultaneously. However, we know from the HVO GPS instruments that Mauna Kea shows no evidence for significant deformation, so scientists can conclude that the InSAR signals on Mauna Loa are mostly likely unreliable in this specific instance. Image B is another example of an InSAR interferogram with heavy atmospheric noise. Some slight deformation on Mauna Loa and the Southeast Rift Zone of Kilauea is visible in these images, yet still hard to discern from the atmospheric noise.

Another method is to compare multiple InSAR images. SAR satellites capture images in both ascending (traveling northward) and descending (traveling southward) directions as they orbit the planet. By creating a second InSAR image, with the same time span, but from different SAR “look directions,” it is possible to compare two interferograms of the same event. If the deformation is real over the survey area, then both InSAR images from opposing directions would show similar rates of motion.

HVO scientists are constantly using these and other tools to track the movement of magma within Hawaii’s volcanoes in order to identify the warning signs of impending eruptions.

Source: USGS / HVO.