Étiquette : satellite

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/

Découverte de 19 000 nouveaux volcans sous-marins // Discovery of 19,000 new seamounts

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises sur ce blog, nous connaissons la surface de Mars, la Lune ou Venus, et même les lunes de Jupiter, mieux que le fond de nos océans. En conséquence, avec la cartographie de seulement un quart du plancher océanique à l’aide du sonar, nous sommes incapables de savoir combien de volcans sous-marins existent sur notre propre planète ! C’est par ailleurs un vrai problème car la plupart des séismes les plus dévastateurs se déclenchent dans les zones de subduction, en particulier les fosses océaniques. L’envoi d’instruments au plus profond des abysses pourrait permettre d’observer, comprendre – sans parler de prévoir – ce qui s’y passe.
Peut-être allons nous bientôt en savoir plus. Une équipe d’océanographes de la Scripps Institution of Oceanography, en collaboration avec des chercheurs de l’Université nationale de Chungnam et de l’Université d’Hawaii, a réussi à cartographier 19 000 volcans sous-marins jusqu’alors inconnus, grâce aux données satellitaires radar. Armée de données provenant de satellites radar à haute résolution, dont le CryoSat-2 de l’Agence Spatiale Européenne et le SARAL des agences spatiales indienne et française, l’équipe scientifique a pu détecter ces nouveaux édifices sous-marins.Les résultats de ces observations ont été publiés dans la revue Earth and Space Science. Même si elles n’apportent pas un nouvel éclairage sur l’activité sismique dans les profondeurs des océans, ces découvertes sont essentielles pour améliorer notre compréhension des fonds marins, améliorer la modélisation des courants océaniques et permettre une navigation sous-marine plus sûre.
Les chercheurs ont utilisé les données satellitaires radar pour mesurer l’altitude de la surface de la mer qui change en raison des variations de l’attraction gravitationnelle liée à la topographie des fonds marins. Cela a permis de détecter et de cartographier 19 325 volcans sous-marins jusque-là inconnus. Leurs découvertes ont étoffé le catalogue précédemment publié qui comportait 24 643 édifices. Il en présente désormais 43 454.
Dans leur étude, les scientifiques expliquent que les volcans sous-marins sont extrêmement importants pour créer des modèles océaniques et étudier les courants océaniques dans le monde. Comme indiqué plus haut, jusqu’à présent seul un quart du plancher océanique avait été cartographié, ce qui représentait une lacune importante dans notre connaissance de l’emplacement et du nombre de volcans sous-marins. Ce manque d’informations a provoqué des accidents, comme ceux impliquant des sous-marins américains. En 2005, l’USS San Francisco à propulsion nucléaire est entré en collision à grande vitesse avec un volcan sous-marin, tuant un membre d’équipage et blessant la plupart des militaires à bord. Un accident semblable s’est produit en 2021 lorsque l’USS Connecticut a heurté un volcan sous-marin dans la Mer de Chine méridionale, endommageant son réseau de sonars.
En plus de la création de modèles de courants océaniques plus précis, la cartographie des fonds marins contribue aux efforts d’exploitation minière à grande profondeur et fournit des données précieuses aux géologues qui étudient les plaques tectoniques et le champ géomagnétique terrestre. De plus, les volcans sous-marins servent d’habitats à une importante vie marine.
Source : The Watchers, Science.

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As I have put it several times on this blog, we know the surface of Mars, the Moon or Venus, and even the moons of Jupiter, better than the bottom of our oceans. As a consequance, with only one-quarter of the sea floor mapped with sonar, it is impossible to know how many seamounts exist. This is also a real problem beacuse most of the most devastating earthquakes are triggered in subduction zones including ocean trenches. Sending instruments deep into the abysses could help understand , let alone predict, what is happening down there.

A team of oceanographers at the Scripps Institution of Oceanography, collaborating with researchers from Chungnam National University and the University of Hawaii, have successfully mapped 19 000 previously unknown undersea volcanoes, or seamounts, using radar satellite data. Now, armed with data from high-resolution radar satellites, including the European Space Agency’s CryoSat-2 and SARAL from the Indian and French space agencies, the team could detect the new seamounts Their findings have been published in the journal Earth and Space Science. Even if it does not bring a new light on seismic activity in the depths of the oceans, this breakthrough is crucial in enhancing our understanding of the ocean floor, improving ocean current modeling, and ensuring safer submarine navigation.

The researchers utilized radar satellite data to measure the altitude of the sea surface, which changes due to variations in gravitational pull related to seafloor topography. This method allowed scientists to detect and map the 19 325 previously unknown seamounts. The discovery expanded a previously published catalog having 24 643 seamounts to a total of 43 454.

In their paper, the team noted that seamounts are crucial in creating ocean models and studying the flow of ocean water around the world. Previously, only one-fourth of the ocean floor had been mapped, leaving a significant gap in our knowledge of the location and number of seamounts. This lack of information has caused accidents, such as the two incidents involving U.S. submarines colliding with seamounts. In 2005, the nuclear-powered USS San Francisco collided with an underwater volcano, or seamount, at top speed, killing a crew member and injuring most aboard. It happened again in 2021 when the USS Connecticut struck a seamount in the South China Sea, damaging its sonar array.

Apart from helping to create more accurate ocean current models, mapping the ocean floor also assists in sea-floor mining efforts and provides valuable data for geologists studying the planet’s tectonic plates and geomagnetic field. Additionally, seamounts serve as habitats for a diverse range of marine life.

Source : The Watchers, Science.

Image bathymétrique de la Patton Seamount Chain dans le Golfe d’Alaska (Source : NOAA)

Le séisme turc vu depuis le ciel  // The Turkish earthquake seen from above

Plus de 25 000 personnes ont été tuées par le puissant séisme de M 7,8 qui a frappé la Turquie et la Syrie le 6 décembre 2023, et de nombreuses personnes sont toujours piégées sous des bâtiments effondrés. Le lourd bilan n’est pas une surprise car la faille anatolienne, l’une des plus actives au monde, traverse des zones habitées avec de fortes densités de population.
Les données acquises le 10 février par le satellite Sentinel-1A de l’Union européenne, alors qu’il survolait la Turquie du nord au sud à une altitude de 700 km, montrent parfaitement où se situent les zones sensibles. Le satellite a à son bord un instrument radar capable de détecter les mouvements du sol par tous les temps, de jour comme de nuit. Il scanne régulièrement cette région sujette aux séismes et enregistre les moindres variations de niveau à la surface de la Terre. Ces variations ont été spectaculaires le 6 février. Le sol s’est plié, déformé et déchiré par endroits. Cette séquence enregistrée par un drone montre la longueur des fractures :
https://www.youtube.com/watch?v=Da6pa_KW1EM

La dernière carte créée à partir des données satellitaires montre les failles sismiques :

Les couleurs rouges montrent le mouvement du sol vers le satellite depuis son dernier survol de la région ; les couleurs bleues enregistrent le mouvement opposé. On peut parfaitement voir comment le sol s’est déformé le long et à proximité de la ligne de faille est-anatolienne.
S’agissant des deux séismes de M 7,8 et de M 7,5 qui ont frappé la région, le mouvement de faille est « latéral gauche » ; cela signifie que, quel que soit le côté de la faille où on se trouve, l’autre côté s’est déplacé vers la gauche, de plusieurs mètres par endroits. Le problème est que les fractures n’ont pas seulement traversé les champs ou les routes ; ils ont également fracassé des zones habitées, avec des bâtiments qui se sont effondrés instantanément.
La carte générée à partir des données fournies par le satellite Sentinel aidera les scientifiques à comprendre exactement ce qui s’est passé. Ces connaissances alimenteront leurs modèles sur le déroulement des séismes dans la région, et ensuite pour évaluer les risques. Ce sont des données que les autorités turques prendront en compte lors de la reconstruction.

Tous les séismes sont causés par un glissement le long des failles. Plus le séisme est important, et plus la rupture de faille est importante. On peut cartographier ces ruptures avec les satellites car le sol s’est déplacé, jusqu’à 5-6 mètres lors du dernier événement. La rupture de faille lors du premier séisme a couvert environ 300 km tandis que le deuxième grand événement a généré une rupture d’environ 140 km sur une faille différente.
L’interférométrie radar depuis l’espace est apparue dans les années 1990, et ces dernières années, elle est devenue un outil particulièrement performant. En effet, il est aujourd’hui possible d’obtenir des données prêtes à être analysées dans les heures qui suivent le passage d’un satellite au-dessus de la zone concernée. Cependant, malgré les nouvelles technologies, la prévision sismique reste faible, pour ne pas dire nulle.

Source : BBC News.

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More than 25,000 people were killed by the powerful M 7.8 earthquake that hit Turkey and Syria on Debruary 6th, 2023, and an unknown number still lie trapped beneath collapsed buildings.The heavy death toll does not come as a surprise as the Anatolian fault, one of the most active in the world, crosses densely populated areas.

The data acquired on February 10th by the European Union’s Sentinel-1A satellite as it traversed north to south over Turkey at an altitude of 700 km perfectly shows where the sensitive areas are located. The Sentinel carries a radar instrument that is able to sense the ground in all weathers, day and night. It is routinely scanning this earthquake-prone region, tracing very subtle changes in elevation at the Earth’s surface. However, these changes were dramatic on February 6th. The ground bent, buckled and in places ripped apart. This drone footage shows the length of the fissures :

https://www.youtube.com/watch?v=Da6pa_KW1EM

The latest Sentinel map also shows the earthquake faults (see above). The red colours describe movement towards the satellite since it last flew over the country; the blue colours record the movement away from the spacecraft. One can perfectly see how the ground has been deformed along and near the East Anatolian Fault line.

For both the two M 7.8 and M 7.5 quakes that struck the region, the motion is « left-lateral » ; whichever side of the fault you are on, the other side has moved to the left, by several metres in places. The problem is that the fractures not only crossed the fields or the roads ; they also struck populated areas, with buildings that collapsed instantly.

The Sentinel map will help scientists understand exactly what happened, and this knowledge will feed into their models for how earthquakes work in the region, and then ultimately into the risk assessments that the Turkish authorities will use as they plan the recovery.

All earthquakes are caused by slip on extended faults, and the bigger the quake the bigger the fault that ruptured. One can map those ruptures with satellites because the ground around them is displaced, by up to 5-6 meters during the last earthquake. The rupture of the first event was 300 km or so long and the second big event ruptured another 140 km or so of a different fault.

Radar interferometry from space was developed in the 1990s, and in recent years it has become a particularly compelling tool. It is possible today to get data ready for analysis within hours of a satellite making an overhead pass. However, despite the new technology, seismic prediction is still very low, even nonexistant…

Source : BBC News.

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.