L’aide des satellites dans la prévision éruptive // The help of satellites in eruptive prediction

Lorsque le Mont Ontake au Japon est entré en éruption sans prévenir en 2014 et a tué plus de 60 personnes, les volcanologues japonais ont réalisé que la surveillance du volcan était loin d’être parfaite.

Un article publié sur le site Internet «Wired» explique que des techniques modernes de surveillance volcanique sont apparues ces dernières années. Par exemple, les satellites sont susceptibles de participer à la prévision éruptive. La chaleur est un important paramètre à prendre en compte. Au lieu de mesurer la température en des endroits précis avec des thermomètres, les satellites permettent une approche thermique plus globale. C’est la raison pour laquelle une équipe scientifique du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de Pasadena (Californie) s’est tournée vers les données de rayonnement thermique fournies par les satellites Terra et Aqua de la NASA. En survolant les zones potentiellement actives deux fois par jour, ces deux satellites fournissent des mesures précises intégrées sur des pixels de 1 kilomètre au carré.

Cinq volcans ont connu des éruptions importantes depuis 2002: Ontake au Japon, Ruapehu en Nouvelle-Zélande, Calbuco au Chili, Redoubt en Alaska et Fogo au Cap-Vert. Des hausses de température avaient été observées au cours des deux à quatre ans précédant chaque éruption, y compris l’éruption surprise de l’Ontake en 2014. La température n’avait augmenté que de 1 degré Celsius ou moins avant chaque événement, mais il s’agissait de tendances statistiquement significatives et pas seulement de bruit de fond.

Selon les chercheurs, la hausse de température observée par les satellites peut s’expliquer par la combinaison de deux processus. D’une part, le magma pendant son ascension vers la surface peut stimuler la circulation hydrothermale, ce qui génère une migration de la chaleur vers la surface. D’autre part, cet apport d’humidité peut émettre un rayonnement thermique facilement capté par les satellites. Ces variations subtiles sont facilement détectables dans les données satellitaires.

Source: Wired.

S’agissant des satellites, il faut ajouter que les paramètres InSAR sont d’une grande aide pour mesurer la déformation de surface, comme on l’a vu récemment sur la Péninsule de Reykjanes en Islande.

Cependant, ne considérer que la chaleur de surface d’un volcan comme le fait l’article ci-dessus n’est pas suffisant pour tenter de prévoir une éruption. Le regretté Maurice Krafft comparait un volcan sur le point d’entrer en éruption avec une personne malade ou blessée: la fièvre monte; la personne a des frissons, une mauvaise haleine et la zone autour de la blessure enfle. C’est la même chose pour un volcan. Il est très utile de mesurer la température, mais la sismicité, les émissions de gaz et l’inflation doivent également être prises en compte. Le seul paramètre thermique n’est pas suffisant.

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When Japan’s Mount Ontake erupted in 2014 without warning, killing more than 60 people, Japanese volcanologists realised that the monitoring of the volcano was far from perfect.

An article published on the website “Wired” explains that modern techniques for volcano surveillance have appared these last years. For instance, satellites could provide an entirely new way to warn of eruptions.

Heat is a relevant parameter for volcanic activity. Instead of measuring it at individual spots with thermometers, satellites allow to get a more global thermal view. This is the reason why a scientificteam at the Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena (California) turned to thermal radiation data from NASA’s Terra and Aqua satellites. Combined, these two provide twice-daily passes with global coverage, and each measurement is integrated over a 1 kilometre by 1 kilometre pixel.

Five volcanoes have had significant eruptions since 2002 : Ontake in Japan, Ruapehu in New Zealand, Calbuco in Chile, Redoubt in Alaska, and Fogo in Cape Verde.

Increasing temperature trends were observed over the two- to four-year periods preceding each eruption—including Ontake’s surprise 2014 eruption. Temperatures only increased by 1 degree Celsius or less in the lead-up to each event, but these were statistically significant trends and not just noise. The peak temperatures in each record were associated with an eruption.

The researchers say this might represent a combination of two processes. First, magma progressing closer to the surface could stimulate hydrothermal circulation, carrying heat to warm the surface from below. Second, if this pushes more moisture into the soil layer, the ground could emit thermal radiation more efficiently and so appear “brighter” to the satellites. Either way, these subtle changes seem easily detectable in the satellite data.

Source : Wired.

As far as satellites are concerned, id should be addes that InSAR parameters are of a great help to measure surface deformation, as could recently be seen on the Reykjanes Peninsula in Iceland.

However, considering only the surface heat of a volcano is not a sufficient parameter to try and predict an eruption. The late Maurice Krafft compared a volcano about to erupt with an ill or injured person: the fever goes up; the person has shivers, bad breath and the area around the injury inflates. It is the same with a volcano. It is very useful to measure the temperature, but seismicity, gas emissions and inflation should also be taken into account. The sole heat parameter is far from sufficient.

Image InSaR fournie le 1er mars 2021 par le satellite Sentinel-1. L’image montrait alors une intensification des déformations dans la zone la plus active d’un point de vue sismique.

Risque d’éruption sur la Péninsule de Reykjanes (Islande) ? // Eruption hazard on the Reykjanes Peninsula (Iceland) ?

De nouvelles données concernant l’essaim sismique en cours sur la Péninsule de Reykjanes montrent que du magma s’accumule sous la montagne Fagradalsfjall. Selon les scientifiques, l’essaim sismique est susceptible de déboucher sur une éruption volcanique, mais il est peu probable qu’elle soit très dangereuse ou menace les zones habitées.

La Protection Civile et le Conseil Scientifique se sont réunis pour évoquer l’essaim sismique dans la Péninsule. Les dernières images InSAR montrent plus de mouvements de terrain au cours des derniers jours qu’auparavant. Les données révèlent que la terre s’est soulevée jusqu’à 30 centimètres dans certaines zones. L’explication la plus probable est la présence de magma en mouvement sous la zone d’origine des secousses sismiques.

À la lumière des nouvelles données, les scientifiques ont envisagé cinq scénarios possibles:

Les séismes disparaîtront dans les prochains jours ou les prochaines semaines.

Les séismes vont reprendre, avec une secousse pouvant atteindre M6, avec son épicentre à proximité de Fagradalsfjall.

Les séismes vont reprendre, avec une secousse pouvant atteindre M6,5 près de Brennisteinsfjöll.

L’intrusion magmatique se poursuit près de Fagradalsfjall mais l’activité diminue et le magma se solidifie.

L’intrusion magmatique se poursuit et aboutit à une éruption fissurale avec une coulée de lave qui ne menacera probablement pas les zones habitées.

L’activité dans la Péninsule de Reykjanes étant fluctuante, il est difficile de dire quel scénario est le plus probable. Les scientifiques espèrent acquérir de nouvelles données dans la semaine pour mieux évaluer les causes de l’activité sismique.

L’activité sismique est suffisamment éloignée des zones habitées et une coulée de lave de taille moyenne ne devrait pas poser de problème à la population. De plus, les données montrent qu’une éruption ne produirait pas beaucoup de cendres. Bien qu’aucune zone habitée ne soit menacée, il est possible que la route qui traverse la péninsule et relie Reykjavík à l’aéroport international de Keflavík soit endommagée.

Au cas où une éruption se produirait dans la région, une caméra a été installée, pointée vers la montagne Keilir et ses environs. C’est la zone considérée par les scientifiques comme étant le lieu le plus probable d’une éventuelle éruption volcanique.

Une image haute résolution de la zone autour de Fagradalsfjall a été publiée. Vous pouvez cliquer sur ce lien pour avoir une vue à 360°. Les noms des montagnes sont indiqués.

https://www.iceland360vr.com/panorama/fagradalsfjall/?fbclid=IwAR3VqGqKL9ORcS62RAoDqx26WKm0LPHr7qxhIhNVEejFQ0N46P_UY5Gsads

Source : Iceland Monitor & Iceland Review.

Il ne faudrait tout de même pas oublier qu’un essaim sismique semblable, lui aussi accompagné de déformations du sol a été observé il y a quelques mois sur la Péninsule de Reykjanes. Les volcanologues islandais s’attendaient à une possible éruption, mais la lave n’a jamais percé la surface…

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Dernière minute : Un épisode de tremor a été détecté à 14h20 par la plupart des stations sismiques en Islande. L’événement a été localisé au sud de Keilir.

Un séisme de M4.0 a été enregistré à 15h11dans la même zone que la séquence de tremor, et de nombreuses secousses de moindre intensité ont été enregistrées le 3 mars. Plus tôt ce même jour, plusieurs séismes d’une magnitude voisine de M4 ont été détectés dans la région.

Après 15h30, le tremor a un peu diminué mais de nombreux séismes sont encore présents.

L’épisode de tremor et la sismicité intense obligent les autorités locales à se tenir prêtes au cas où une éruption se produirait. Il est important que les gens restent à l’écart de la zone. La route menant à la montagne Keilir a été fermée et les gens sont priés de respecter la signalisation et d’éviter de se diriger vers la Péninsule de Reykjanes dans l’espoir de voir quelque chose.

Source : Iceland Review.

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New data from the ongoing seismic swarm on the Reykjanes peninsula suggests magma is accumulating underneath Fagradalsfjall mountain. Experts say there is a chance the swarm could lead to a volcanic eruption, but it is not likely to be very dangerous or threaten inhabited areas.

The Department of Civil Protection and the Scientific Advisory Board met yesterday to discuss the earthquake swarm on the peninsula. The Board went over InSAR images which show more land movement in the area in the last few days than had been detected earlier. The new data shows land has shifted by up to 30 centimetres in some areas. The most likely explanation is that a magma passage is forming underneath the area where the earthquakes originate.

In light of the new data, scientists have projected five possible scenarios:

The seismic unrest will die down in the next few days or weeks.

The seismic unrest will pick up, culminating in an earthquake up to M6 originating close to Fagradalsfjall.

The seismic unrest will pick up, culminating in an earthquake up to M6.5 originating close to Brennisteinsfjöll.

The magma intrusion continues close to Fagradalsfjall but the activity dies down and the magma solidifies.

The magma intrusion continues, culminating in a fissure eruption and lava flow that will likely not threaten inhabited areas.

As activity in the Reykjanes peninsula is fluctuating, it is difficult to predict which scenario is most likely. Scientists are expecting to acquire new data later this week that may cast a clearer light on the reasons for the earthquakes.

The location of the earthquake activity is far enough from inhabited areas that even a medium-sized lava flow would not affect people. Moreover, data suggests the possible eruption would not produce much ash. While no inhabited areas would be threatened, it’s possible that the road across the peninsula, which links Reykjavík and the international airport in Keflavík, would be damaged.

In case an eruption should occur uin the area, a video camera has been installed, pointed at Keilir mountain and vicinity ,  the area believed by scientists to be the likeliest location of a potential volcanic eruption.

A high-resolution picture of the area all around Fagradalsfjall  has been released. You can click on this link for yourself and view it from any direction. The names of the mountains are included.

https://www.iceland360vr.com/panorama/fagradalsfjall/?fbclid=IwAR3VqGqKL9ORcS62RAoDqx26WKm0LPHr7qxhIhNVEejFQ0N46P_UY5Gsads

Source : Iceland Monitor & Iceland Review.

One should not forget that a similar seismic swarm with ground deformation was already observed on the Reykjanes Peninsula a few months ago. Local volcanologists expected a possible eruption but lava never pierced the surface…

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Last minute : A tremor pulse was detected at 2.20 PM and is measured at most seismic stations in Iceland. The event is located south of Keilir.

An earthquake M4.0 at 15:11 was measured in the same area as the tremor pulse, and many smaller earthquakes have been measured there on March 3rd. Earlier that same day a few earthquakes around M4 were detected in the area.

After 15:30 the tremor has decreased a little but many earthquakes are still being measured.

The tremor pulse and the intense seismicity require local authorities to to be ready in case an eruption should occur. It is important for people to stay away from the area. The road to Keilir mountain has been closed and people are asked to respect the closure signs and to avoid driving out to the Reykjanes peninsula in hopes of seeing something.

Source : Iceland Review.

La sismicité et le tremor montrent des valeurs vraiment élevées:

Source : Icelandic Met Office

Source: Iceland Monitor

La source magmatique de l’Agung et du Batur (Bali / Indonésie) // The magma source of Agung and Batur volcanoes (Bali / Indonesia)

Grâce aux informations fournies par les satellites de la mission Copernicus Sentinel-1 sur les déformations du sol, les scientifiques ont désormais une meilleure idée de la localisation de la chambre magmatique à l’origine de l’éruption du Mont Agung sur l’île de Bali en novembre 2017. Le volcan a émis des panaches de cendre qui ont entraîné la fermeture de plusieurs aéroports et bloqué des milliers de touristes. Les autorités ont évacué quelque 100,000 personnes, mais aucune éruption majeure n’a eu lieu. Un événement précédent, en 1963, avait toutefois coûté la vie à près de 2 000 personnes; ce fut l’une des éruptions les plus meurtrières du 20ème siècle. L’Agung est resté actif depuis 2017 et il connaît périodiquement des épisodes éruptifs mineurs.

Bali abrite deux stratovolcans actifs, l’ Agung et le Batur, mais on sait relativement peu de choses sur leurs systèmes d’alimentation magmatique. On avait toutefois remarqué en 1963 que l’éruption de l’Agung avait été suivie d’une petite éruption du Batur qui se trouve à 16 km de distance.

Un article publié récemment dans Nature Communications décrit comment une équipe de scientifiques de l’Université de Bristol (Angleterre) a utilisé les données radar de la mission Copernicus Sentinel-1 pour surveiller les déformations du sol autour de l’Agung. Sentinel-1 est une constellation de deux satellites pouvant fournir des informations interférométriques tous les six jours, ce qui est important pour surveiller les variations rapides de déformation du sol. Ces données peuvent jouer un rôle important en matière de prévision d’éruptions dans la région. Les chercheurs ont utilisé l’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR), avec laquelle deux images radar ou plus sur la même zone sont associées pour détecter d’infimes variations de déformation de la surface du sol. Comme je l’ai expliqué dans des notes précédentes, les moindres modifications au sol entraînent des différences dans le signal radar et font naître des interférences de couleur arc-en-ciel dans l’image combinée, ce qui donne naissance à des interférogrammes (voir l’image ci-dessous). Ces interférogrammes révèlent comment la terre se soulève ou s’affaisse et indiquent donc si du magma juvénile se déplace sous le volcan.

Dans leur étude, les membres de l’équipe de l’Université de Bristol ont détecté une inflation d’environ 8 à 10 cm du flanc nord de l’Agung au cours de la période de forte activité sismique qui a précédé la dernière éruption. Ils ont également remarqué que l’activité sismique et le signal de déformation du sol se trouvaient à cinq kilomètres du sommet du volcan, ce qui signifie que le magma se déplaçait probablement aussi bien latéralement que verticalement. L’étude fournit la première preuve géophysique que les volcans Agung et Batur pourraient avoir un système d’alimentation connecté. Cela pourrait expliquer l’apparition d’éruptions simultanées, comme ce fut le cas en 1963.

Source: Université de Bristol.

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Thanks to information on ground deformation provided by the Copernicus Sentinel-1 mission, scientists now have a better idea of the magma chamber that caused the eruption of Mount Agung on the island of Bali in November 2017. The volcano emitted ash plumes which caused airport closures and stranded thousands of visitors. Authorities evacuated about 100,000 people to safety, but no majotr eruption occurred. A previous event in 1963, however, claimed almost 2000 lives and was one of the deadliest volcanic eruptions of the 20th century. Agung has remained active, slowly erupting on and off since 2017.

Bali is home to two active stratovolcanoes, Agung and Batur, but relatively little is known of their underlying magma plumbing systems. A clue came from the fact that Agung’s 1963 eruption was followed by a small eruption at its neighbouring volcano, Batur, which stands 16 km away.

A paper published recently in Nature Communications describes how a team of scientists, led by the University of Bristol (England), used radar data from the Copernicus Sentinel-1 mission to monitor the ground deformation around Agung. Sentinel-1 is a two-satellite constellation that can provide interferometric information every six days, which is important for monitoring rapid changes of ground deformation. Their findings may have important implications for forecasting future eruptions in the region. They used the remote sensing technique of interferometric synthetic aperture radar, or InSAR, where two or more radar images over the same area are combined to detect slight surface changes. As I already explained in previous posts, tiny changes on the ground cause differences in the radar signal and lead to rainbow-coloured interference patterns in the combined image, creating interferograms (see image below). These interferograms can show how land is uplifting or subsiding, and indicate whether fresh magma is moving beneath the volcano.

In their study, the University of Bristol team detected an uplift of about 8–10 cm on Agung’s northern flank during the period of intense earthquake activity prior to the eruption. They also noticed that both the seismic activity and the ground deformation signal were five kilometres away from the summit, which means that magma was probably moving sideways as well as vertically upwards. The study provides the first geophysical evidence that Agung and Batur volcanoes may have a connected plumbing system. This could explain the occurrence of simultaneous eruptions such as in 1963.

Source: University of Bristol.

L’image InSAR du satellite Sentinel-1 montre un soulèvement du sol sur le flanc du Mont Agung entre août et novembre 2017, avant l’éruption du volcan le 27 novembre.

Contrôle de la déformation du Kilauea pendant la dernière éruption // Monitoring the deformation of Kilauea during the last eruption

L’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le célèbre HVO, géré par l’’USGS, dispose d’un vaste réseau d’instruments permettant de surveiller les déformations du sol provoquées par les  mouvements du magma dans le sous-sol. Cependant, ce réseau s’est avéré insuffisant pour mesurer ces déformations pendant la dernière éruption et l’Observatoire a reçu le soutien d’autres organismes scientifiques.
Le GPS (Global Positioning System) est utilisé pour surveiller les variations de surface du sol sur la Grande Ile d’Hawaï depuis la fin des années 1980. Plusieurs dizaines de stations GPS permanentes sont disséminées sur l’île et communiquent leurs données au HVO via des liaisons radio. Chaque jour, la position tridimensionnelle d’une station GPS est calculée à partir de ces données. La précision est généralement supérieure au centimètre.
En plus des stations GPS permanentes, fixées sur un support ancré au sol, le HVO effectue des mesures à partir d’un ensemble de repères en utilisant des installations portables. Lors d’une éruption, ces stations temporaires offrent une couverture supplémentaire dans des zones importantes.
Le problème avec l’éruption dans la Lower East Rift Zone (LERZ), qui a débuté le 3 mai 2018, c’est qu’elle a affecté une grande partie du Kilauea. Dans les jours qui ont suivi l’ouverture de la première fracture, toutes les stations GPS du HVO ont été sollicitées, mais il restait des zones non couvertes dans des endroits où la surveillance de la déformation du sol était essentielle.
Pour compenser ce manque de surveillance, l’University Navstar Consortium, un organisme basé dans le Colorado et spécialisé dans l’utilisation du GPS pour mesurer la déformation de la surface de la Terre, a pu fournir des équipements supplémentaires au HVO. La zone à contrôler comprenait la partie occidentale du flanc sud du Kilauea et le HVO a pu recueillir davantage d’informations sur les conséquences du séisme de magnitude 6,9 ​​survenu le 4 mai 2018.
D’autres stations GPS ont été déployées le long de la Middle East Rift Zone du Kilauea, entre le Pu’uO’o et l’Heiheiahulu, afin de mesurer la déformation des fractures provoquée par l’évacuation du magma de cette zone et sa migration vers les Leilani Estates. D’autres stations temporaires ont été déployées autour de la caldeira du Kilauea pour mieux mesurer la déflation et l’affaissement du sommet.
Les satellites représentent un autre outil majeur utilisé par le HVO pour mesurer la déformation de la surface du sol. L’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR) est une technologie qui utilise deux images radar satellitaires acquises au même point dans l’espace, mais à des moments différents. À partir de ces images, on peut générer une carte montrant les déformations de la surface de la Terre au cours d’une période donnée.
L’Agence Spatiale Européenne (ESA) exploite deux satellites Sentinel-1. Les données InSAR fournies par ces satellites sont généralement disponibles avec un cycle de 12 jours. Cependant, afin de mieux surveiller l’éruption et l’effondrement du sommet du Kilauea, l’ESA a été en mesure de fournir les données InSAR tous les six jours.
Le système de satellites Cosmo-SkyMed est exploité par l’Agence Spatiale Italienne (ASI) et comprend quatre satellites. L’ASI a veillé à ce que les quatre satellites acquièrent des images haute résolution du sommet de Kilauea tout au long des événements d’effondrement, avec des données InSAR pour chaque journée!
Les nombreux passages des satellites SAR au-dessus du Kilauea furent particulièrement utiles pour les mises à jour régulières et les vues à grande échelle. Cela a permis au HVO de contrôler d’infimes déformations de la surface qui auraient pu autrement passer inaperçues. Les données satellitaires ont également été utilisées pour produire des animations de l’effondrement du sommet.
Source: USGS / HVO.

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Dans sa mise à jour du 10 septembre, HVO indique qu’un petit effondrement s’est produit au fond de la Fracture n° 8 ; il a laissé apparaître de l’incandescence. Toutefois, aucune coulée de lave n’a été observée.
De petits effondrements continuent de se produire dans le cratère du Pu’uO’o en générant des panaches de poussière de couleur marron. Les tiltmètres positionnés sur le Pu’uO’o et le long de l’East Rift Zone montrent une légère déflation.

La sismicité et la déformation du sol restent faibles au sommet du Kilauea.
Les émissions de SO2 sont globalement très faibles sur le volcan.
Même si le HVO continue de dire que l’éruption pourrait recommencer à tout moment, tous les paramètres tendent à confirmer qu’elle est terminée. L’autorisation donnée aux habitants des Leilani Estates de regagner leurs habitations va dans ce sens. L’incandescence observée au fond de la Fracture n° 8 est probablement provoquée par une certaine quantité de lave résiduelle encore présente dans le réseau de tunnels.

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The USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has an extensive network of instruments that allows to monitor how the ground deforms due to magma moving underground. However, this network was too limited to monitor ground deformation during the last eruption and the Observatory received the support of scientific colleagues.

The Global Positioning System (GPS) has been used to monitor surface motion on the Island of Hawaii since the late 1980s. Several dozen permanent GPS stations are scattered across the island, and all communicate data to HVO via radio links. Each day, an independent solution for the 3-dimensional position of a GPS station is calculated from these data. The accuracy of the GPS station positions is typically better than a centimetre.

In addition to permanent GPS stations, which are affixed to a monument anchored to the ground, HVO also regularly measures the positions of a set of benchmarks using portable installations. During an eruption, these temporary stations provide extra coverage in important areas.

The problem with the Lower East Rift Zone ( LERZ) eruption, which began on May 3rd, 2018, was that it involved a large portion of Kilauea volcano. Within days of the first fissure opening, all HVO GPS equipment was deployed, but gaps remained in places where ground deformation monitoring was critical.

Fortunately, the University Navstar Consortium, a Colorado-based organization that specializes in using GPS to measure deformation of Earth’s surface, was able to provide additional equipment to expand the area that HVO could monitor. This expanded area included the western side of Kilauea’s south flank, which enabled HVO to gather more insights on the after-effects of the M 6.9 earthquake that occurred on May 4th, 2018.

Additional GPS stations were deployed along Kilauea’s Middle East Rift Zone, from Pu’uO’o to Heiheiahulu, to measure rift deformation caused by magma draining from the area and migrating to Leilani Estates. Other temporary stations were deployed around the Kilauea caldera to give better measurements on summit deflation and collapse.

Satellites were another major tool used by HVO to measure surface deformation. Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) is a technique that uses two satellite radar images acquired from about the same point in space at different times. From these images, a map can be produced to show how the Earth’s surface has deformed during the time spanned.

The European Space Agency (ESA) operates a two-satellite constellation called Sentinel-1. InSAR data from Sentinel-1 are typically available with a 12-day repeat cycle. However, in response to Kilauea’s eruption and summit collapse events, ESA provided InSAR results every six days.

The Cosmo-SkyMed satellite system is operated by the Italian Space Agency (ASI) and consists of four satellites. ASI made sure that all four satellites acquired high-resolution views of Kilauea’s summit throughout the collapse events, with individual InSAR results spanning as little as one day!

The increased frequency of SAR satellite passes was especially valuable for regular updates and broad-scale views of Kilauea’s summit, allowing HVO to monitor subtle surface deformation that might otherwise have gone undetected. The data were also used to produce animations of the summit collapse.

Source: USGS / HVO.

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In its update of September 10th, HVO indicates that “a small collapse pit formed within the Fissure 8 cone over the past day, exposing hot material underneath and producing an increase in incandescence. No surface flow was associated with this event.”

Small collapses continue to occur at Pu’uO’o, producing visible brown plumes. Tiltmeters on the vent and along the East Rift Zone are showing a slight decrease in inflationary tilt.  Seismicity and ground deformation remain low at the summit of Kilauea.

SO2 emission rates are globally very low on the volcano.

Even though HVO keeps saying that the eruption might start again at any moment, all parameters tend to confirm it is over. This is confirmed by the authorisation given to Leilani Estates residents to go back to their homes. The incandescence in Fissure 8 is probably caused by some residual lava still present in the tunnel network.

 

Profil de déformation du sommet du Kilauea et du Pu’uO’o avant et après le début de la dernière éruption (Source: USGS / HVO)

Mesure de la déformation du sol sur le Mauna Loa et le Kilauea (Hawaii) // Measuring ground deformation on Mauna Loa and Kilauea (Hawaii)

La déformation du sol est l’un des paramètres qui permettent de mieux comprendre l’activité volcanique. Il est particulièrement révélateur des modifications de volume du magma à l’intérieur d’un volcan. Par exemple, à Hawaii, les épisodes d’inflation et de déflation du Kilauea coïncident généralement avec le comportement du lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u. L’élévation de la surface du sol correspond à  une accumulation de magma dans les zones de stockage en profondeur tandis que l’affaissement peut indiquer la vidange d’une poche ou chambre magmatique. Les variations rapides de déformation précèdent ou accompagnent souvent une nouvelle activité éruptive.
Sur la Grande Ile d’Hawaii, on mesure la déformation principalement à l’aide de trois techniques: les tiltmètres, le GPS (Global Positioning System) et l’InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar).
– Une vingtaine de tiltmètres sont actuellement répartis sur les volcans Kilauea et Mauna Loa. Le HVO a mis en place des alarmes automatisées qui informent les scientifiques des variations inclinométriques en temps réel, celles susceptibles d’annoncer une éruption imminente.
– Environ 70 stations GPS sont réparties sur la Grande Île, mais elles se concentrent sur le Kilauea et le Mauna Loa, les deux volcans hawaïens les plus actifs. Ces stations GPS enregistrent continuellement le mouvement de la surface du sol en trois dimensions. Les positions quotidiennes moyennes et précises des sites GPS fournissent une bonne indication sur le long terme de la déformation au sol, et donc du comportement des réservoirs magmatiques.

– L’InSAR est une technique spatiale qui compare les données radar recueillies à partir de satellites à différents moments. Les variations de distance entre le satellite et le sol proviennent des déplacements de la surface entre les passages des satellites. Les données InSAR fournissent des « instantanés » exceptionnellement clairs et précis montrant la déformation du sol, mais seulement lorsque les satellites passent au-dessus de la zone concernée (en moyenne, environ une fois par semaine).
En utilisant cet ensemble de données, les scientifiques du HVO ont pu suivre les variations d’inflation du Kilauea et du Mauna Loa au cours des dernières années.
La chambre magmatique du Mauna Loa a commencé à se remplir – et donc à gonfler – immédiatement après le dernière éruption de 1984. L’inflation a ensuite montré des épisodes de hausse et de baisse au cours des 30 années suivantes. L’épisode d’inflation le plus récent et prolongé du Mauna Loa a commencé en 2014, accompagné d’un nombre conséquent de séismes superficiels.
Le Kilauea a également gonflé ces dernières années. Comme pour le Mauna Loa, l’inflation du Kilauea se produit principalement au niveau d’un système de stockage magmatique situé sous la caldeira sommitale et la partie supérieure de la zone de rift sud-ouest (SWRZ). Mais ce réservoir magmatique est plus circulaire et centré sous la partie sud de la caldeira du Kilauea. Comme je l’ai indiqué précédemment, de petits événements d’inflation et de déflation (DI events) sont enregistrés sur le Kilauea de manière assez fréquente ; ils viennent se superposer à l’inflation globale et entraînent des variations assez spectaculaires du niveau du lac de lave sommital, dans le cratère de l’Halema’uma’u.
Il convient de noter que le HVO a modifié son site Web pour que les visiteurs puissent suivre les variations sur les stations GPS et inclinométriques en quelques clics de souris.
https://volcanoes.usgs.gov/volcanoes/kilauea/monitoring_deformation.html

Source: USGS / HVO.

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Ground deformation is one of the parameters that help better understand volcanic activity. It is especially indicative of changes in the volume of magma within a volcano For instance, at Hawaii, the inflation and deflation episodes of Kilauea Volcano usually coincide with the behaviour of the lava lake within Halema’uma’u Crater. Uplift of the ground surface suggests accumulation of magma in underground storage areas, while subsidence can indicate magma drainage. Rapid changes in the rate of deformation often precede or accompany new eruptive activity.

On Hawaii Big Island, deformation is measured primarily with three techniques: tiltmeters, GPS (Global Positioning System), and InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar).

– About 20 tiltmeters are currently installed on Kilauea and Mauna Loa volcanoes. The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has implemented automated alarms that notify scientists of real-time changes in tilt that might reflect the impending onset of an eruption.

– About 70 GPS stations are spread across the Big Island, but are focused on Kilauea and Mauna Loa, currently the two most active Hawaiian volcanoes. These GPS stations continuously record motion of the ground surface in three dimensions. Precise, daily average positions of GPS sites provide an important long-term record of ground deformation that indicates the locations and conditions of magma reservoirs.

InSAR is a space-based technique that compares radar data collected from satellites at different times. Variations in the distance between the satellite and the ground are caused by surface displacements between the times of the satellite overpasses. InSAR data provide exceptionally clear “snapshots” of deformation, but only when satellites are overhead (on average, about once a week).

Using this combination of datasets, HVO scientists have tracked inflation of both Kilauea and Mauna Loa over the past several years.

Mauna Loa began refilling with magma – and inflating – immediately after the most recent eruption in 1984. Inflation then waxed and waned over the next 30 years. The most recent and ongoing episode of Mauna Loa inflation started in 2014, with significantly increased numbers of shallow earthquakes.

Kilauea has also been inflating in recent years. Similar to Mauna Loa, inflation of Kīlauea is mainly occurring in a magma storage system beneath the volcano’s summit caldera and upper Southwest Rift Zone. But this magma reservoir is more circular and centered beneath the south part of Kilauea’s caldera. As I put it above, small, deflation-inflation events in Kilauea tilt that occur over a few days to a week are superimposed on this overall inflation and result in rather dramatic fluctuations in the summit lava lake level.

It should be noted that HVO has modified its website sothat visitors can now track changes at any of HVO’s tilt and GPS stations on the island with a few mouse clicks.

https://volcanoes.usgs.gov/volcanoes/kilauea/monitoring_deformation.html

Source: USGS / HVO.

Exemples de données consultables sur le site Web du HVO.

L’InSAR et le Kilauea (Hawaii)

drapeau-francaisL’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR) est en train de devenir un élément clé en volcanologie. J’ai déjà écrit plusieurs notes à propos de cette nouvelle technologie sur ce blog entre 2013 et 2015.
L’InSAR a récemment prouvé son efficacité dans la compréhension des différents épisodes d’intrusion magmatique dans la caldeira sud du Kilauea au cours du printemps 2015. En avril, le réservoir superficiel sous la caldeira du Kilauea a commencé à gonfler rapidement, provoquant une hausse du niveau du lac de lave et son débordement sur le plancher du cratère de l’Halema’uma’u.
Le 11 mai, les inclinomètres ont commencé à enregistrer une rapide phase de dégonflement, accompagnée de la baisse de niveau du lac de lave et d’une augmentation de la sismicité dans la caldeira sud, que ce soit en fréquence ou en magnitude des événements. En une seule journée, on a pu parfaitement observer l’inflation dans la caldeira sud sur le réseau de capteurs GPS ainsi que sur les inclinomètres.
Les images InSAR illustrant le début de cet événement montrent dans le moindre détail le soulèvement associé à l’inflation initiale et révèlent en même temps la complexité de la forme du réservoir magmatique. Les images traduisent également la transition vers la déflation de l’Halema’uma’u et l’inflation de la caldeira sud.

INSAR

(Source: HVO)

L’interférogramme en arc-en-ciel ci-dessus montre parfaitement la forme et l’importance du soulèvement au cours de cet événement (entre le 11 avril et le 22 mai). L’image révèle que le soulèvement coïncide avec l’emplacement d’un réservoir magmatique – déjà identifié par les scientifiques – sous la caldeira sud. C’est aussi pour les chercheurs du HVO la première preuve indiquant un transfert de magma rapide entre les réservoirs magmatiques.
Les couleurs de l’arc-en-ciel représentent le changement de distance entre le sol et le satellite InSAR entre deux orbites effectuées par ce dernier. Chaque cycle de couleurs, du magenta au bleu, indique un déplacement égal à la moitié de la longueur d’onde du radar satellitaire. Le motif se répète, et en comptant tous les arcs-en-ciel, on obtient la totalité du déplacement
Au cours des deux dernières décennies, l’augmentation du nombre de satellites disponibles a amélioré les possibilités offertes par l’InSAR aux chercheurs du HVO. Ils disposent désormais d’une plus grande variété de longueurs d’ondes. Les ondes courtes permettent d’améliorer la résolution, tandis que les ondes plus longues autorisent une meilleure pénétration à travers la végétation. Le HVO utilise les données fournies par de nombreux satellites InSAR pour étudier les mouvements de sol sur les volcans d’Hawaï, y compris les satellites lancés par l’Agence Spatiale Européenne, le Canada, l’Allemagne et le Japon.
Les États-Unis s’apprêtent à lancer leur premier satellite InSAR. En 2014, la NASA a annoncé un projet conjoint avec l’Indian Space Research Organization visant à construire et lancer un satellite InSAR multi-longueurs d’ondes spécifiquement conçu pour l’étude des risques naturels. Le lancement du satellite est prévu pour 2020.
Source: HVO.

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drapeau-anglaisInterferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) is becoming a key tool in volcanology. I have already written several notes about this new technology on this weblog between 2013 and 2015.
InSAR recently proved important in understanding the various episodes of Kilauea’s south caldera intrusion during spring 2015. In April, the shallow reservoir beneath the Kilauea caldera began to rapidly inflate, causing the lava lake to rise to the point where it overflowed onto the floor of Halema’uma’u Crater.
On May 11th, tiltmeters began recording rapid deflation, the lava lake level dropped and earthquakes in the south caldera increased in rate and magnitude. Within a day, inflation in the south caldera could clearly be seen on the network of continuous GPS instruments and tiltmeters.
InSAR images spanning the beginning of this event show the uplift associated with the initial inflation in great detail, revealing a complexity to the shape of the reservoir. The images also capture the transition to deflation at Halema’uma’u and south caldera inflation.
As shown in the accompanying image (see above), the rainbow pattern seen in the interferogram beautifully captured the shape and extent of ground uplift during this event (from April 11th to May 22nd). This image shows that the uplift coincides with the location of a known south caldera storage reservoir. This is the first evidence that HVO scientists have ever had suggesting rapid magma transfer between storage reservoirs.
The rainbow colours represent the change in distance between the ground and the satellite in the time between two orbits of the InSAR satellite. Each cycle of colours, from magenta to blue indicates motion equal to half the satellite’s radar’s wavelength. The pattern repeats and by counting up all the rainbows, you get the total amount of motion.
Over the past two decades, the increasing number of available satellites has improved HVO’s InSAR capabilities by providing a variety of wavelengths that allow for improved resolution at short wavelengths and better penetration through vegetation at longer wavelengths. HVO has used data from many different InSAR satellites to investigate motion on Hawaii’s volcanoes, including satellites launched by the European Space Agency, Canada, Germany and Japan.
The United States is working toward launching its first InSAR satellite. In 2014, NASA announced a joint project with the Indian Space Research Organization to build and launch a multi-wavelength InSAR satellite specifically designed for studying natural hazards. The project is scheduled for a 2020 launch.
Source : HVO.

L’InSAR et les Champs Phlégréens (Italie) // InSAR and the Phlegrean Fields (Italy)

drapeau francaisLe 20 mars 2015, j’ai mis en ligne une note montrant l’importance de l’interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR) dans le domaine de la volcanologie. Cette technologie vient d’être utilisée pour observer le comportement des Champs Phlégréens, zone volcanique active aux portes de Naples. La proximité d’une zone de population dense oblige les scientifiques à la surveiller de très près car on sait que l’activité éruptive explosive peut être particulièrement violente.

Le radar à bord du satellite Ten Sentinel – 1A de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a confirmé la poursuite du processus de déformation du sol dans la région. Ce processus, connu sous le nom de bradyséisme, consiste en des mouvements verticaux, parfaitement visibles, par exemple, sur les colonnes du temple de Serapis à Pouzzoles avec des empreintes de coquillages prouvant que la mer a recouvert le secteur à une certaine époque.

Les mesures effectuées par l’InSAR entre octobre 2014 et mars 2015 ont révélé que le sol se soulevait à raison de 0,5 cm par mois. Il semblerait donc que le phénomène soit dans une phase basse car en 2012 la déformation atteignait 3 centimètres par mois, ce qui avait poussé la Protection Civile à élever d’un cran le niveau d’alerte.

Source : ESA.

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drapeau anglaisOn March 20th, 2015, I posted a note showing the importance of Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) in the field of volcanology. This technology has just been used to observe the behaviour of the Campi Flegrei, an active volcanic area on the outskirts of Naples. The proximity of a densely populated area forces scientists to monitor it very closely because we know that the explosive eruptive activity may be particularly violent.
The radar on board the Sentinel Ten – 1A satellite of the European Space Agency (ESA) has confirmed the continuation of the soil deformation process in the region. This process, known as the bradyseism, consists of vertical movements, perfectly visible, for example, on the columns of the Temple of Serapis at Pozzuoli, with shells showing that the sea covered the area at one time.
Measurements by InSAR between October 2014 and March 2015 revealed that the ground was rising at a rate of 0.5 cm per month. This suggests that the phenomenon is in a low phase, because in 2012 the deformation reached 3 centimeters per month, which pushed the Civil Protection to raise the alert level by a notch.
Source: ESA.

Campi-Flegrei

Source:  ESA.

Pouzzoles-temple

Effets du bradyséisme à Pouzzoles  (Photo:  C.  Grandpey)