NASA : des drones au service de la volcanologie // Drones to help volcanology

La NASA est bien connue pour ses projets spatiaux comme l’envoi d’hommes sur la Lune. Cependant, l’agence participe également à des projets de surveillance sur Terre, notamment ceux liés au climat. Actuellement, les scientifiques de la NASA travaillent sur un projet visant à utiliser des drones pour surveiller les volcans actifs et avertir de la possibilité d’éruption.
La NASA collabore avec la société Black Swift Technologies qui crée des systèmes d’aéronefs sans pilote (UAS) – ou drones – capables de faire face aux conditions difficiles au-dessus des volcans. La société a mis au point un module d’analyse de gaz installé à bord des drones pour détecter des signes d’activité volcanique.
Une première version de ce nouveau drone a été testée sur un volcan au Costa Rica en 2018. J’avais écrit une note à ce sujet le 14 mars 2018:

Des drones pour mesurer les gaz volcaniques // Drones to measure volcanic gases

Une version plus récente de l’engin a récemment été testée au-dessus du volcan Makushin dans les îles Aléoutiennes en Alaska. Le drone peut voler même lorsqu’il est hors de portée visuelle des pilotes. Il utilise pour cela des systèmes autonomes combinés à un plan de vol prédéfini permettant d’atteindre le sommet du volcan où il peut collecter des informations visuelles et thermiques sur l’activité volcanique.
L’objectif de Black Swift Technologies est d’améliorer encore davantage la capacité des drones à fournir des informations précieuses sur les phénomènes naturels. Le but ultime est de développer cette technologie afin qu’elle puisse surveiller régulièrement les volcans et agir comme système d’alerte précoce si une éruption est imminente. En conséquence, les drones pourraient être utilisés pour aider les autorités à avertir les populations d’un début d’éruption et de nombreux autres dangers qui prennent souvent les scientifiques par surprise. Avec cet outil, les volcanologues pourraient surveiller régulièrement l’activité de volcans, même éloignés, et réagir plus rapidement quand une éruption se produit.
Source: digitaltrends.

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NASA is well known for its space projects like sending men on the Moon. However, the agency also takes part in Earth-monitoring projects, particularly those related to the climate. Currently, it is working on a plan to use drones to monitor active volcanoes and give warnings of potential eruptions.

NASA is collaborating with the company Black Swift Technologies, which creates unmanned aircraft systems (UASs) – or drones – which can withstand the tough environments above volcanoes. The company also developed a gas-sensing payload the UAS could carry to look for signs of volcanic unrest.

A first version of the UAS was tested for monitoring a volcano in Costa Rica in 2018. I had written a post about this mission on March 14th, 2018 (see above).

A newer version of the craft has recently been tested with flights at Makushin Volcano in the Aleutian Islands in Alaska. The drone can fly even when it is out of visual range of the pilots, by using autonomous systems combined with a pre-set flight plan to reach the volcano’s summit. From there, it can collect visual and thermal information on volcanic activity.

Black Swift Technologies’ goal is to continue to push the capabilities of UASs to provide valuable insight into natural phenomena.

The hope is to develop this technology so that it can routinely monitor volcanoes and act as an early-warning system if an eruption is imminent. As a result, UASs could be used to help authorities warn communities about the onset of dangerous volcanic eruptions, and many other hazards that now take scientists by surprise. With this tool, they could routinely monitor even remote volcanoes for activity and respond to eruption events.

Source: digitaltrends.

Vue du sommet du Makushin (Alaska) capturée par une caméra installée sur l’aile d’un drone S2 qui a volé en autonomie jusqu’à plus de 20 km, donc au-delà de la portée de la vue de son pilote, et à une altitude de 1800 m. Démonstration de vol réalisée en septembre 2021 (Source: Black Swift Technologies).

Caméra thermique à La Fossa di Vulcano (Iles Eoliennes) // Thermal camera at Vulcano’s La Fossa (Aeolian Islands)

Suite à l’intensification d’activité observée ces derniers temps sur l’île de Vulcano, l’INGV a installé une caméra thermique orientée vers l’intérieur du cratère de la Fossa. Elle vient donc s’ajouter aux caméras existantes dans les Iles Eoliennes.

https://www.ct.ingv.it/index.php/monitoraggio-e-sorveglianza/segnali-in-tempo-reale/video-sorveglianza-vulcanica-isole-eolie

Les images de la caméra thermique ne montrent pas de températures alarmantes à l’intérieur du cratère. Je peux me tromper, mais je pense que la montée en chaleur observée au cours des semaines écoulées ressemble fort à celle déjà mesurée dans les années 1990 et ne sera pas suivie d’une crise éruptive majeure.

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Following the intensification of activity recently observed on the island of Vulcano, INGV has installed a thermal camera oriented towards the interior of La Fossa crater of. It is therefore added to the existing cameras in the Aeolian Islands.

https://www.ct.ingv.it/index.php/monitoraggio-e-sorveglianza/segnali-in-tempo-reale/video-sorveglianza-vulcanica-isole-eolie

The thermal camera images do not show alarming temperatures inside the crater. I could be wrong, but I think the increase observed over the past weeks bears a strong resemblance to that already measured in the 1990s and will not be followed by a major eruptive crisis.

L’Askja (Islande) sous haute surveillance // Askja Volcano (Iceland) closely monitored

Le Met Office islandais surveille de près la situation sur l’Askja, au nord du Vatnajökull. L’inflation continue et les scientifiques islandais disent que la possibilité d’une éruption ne peut être exclue. Depuis le début du mois d’août 2021, l’inflation atteint 15 cm, soit une augmentation de 7 cm depuis un mois. Elle est relativement stable, mais semble ralentir.
Les scientifiques du Met Office expliquent qu’il est beaucoup trop tôt pour dire s’il faut s’attendre à une éruption. Cependant, l’inflation signifie que le magma s’accumule, très probablement à une profondeur de deux ou trois kilomètres.
Si une éruption devait se produire, il y aurait des signes avant-coureurs. L’inflation se poursuivrait, avec une hausse de l’activité sismique, et il y aurait des indications de chaleur géothermale.
Des scientifiques du Met Office islandais ont récemment effectué deux expéditions sur l’Askja pour installer de nouvelles stations GPS, des stations sismiques et des caméras. L’objectif principal des expéditions était de permettre la surveillance du volcan pendant l’hiver.
Source : Iceland Monitor.

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The Icelandic Met Office is closely monitoring the situation at Askja volcano, north of Vatnajökull. Inflation continues, and Icelandic scientists say the possibility of an eruption cannot be ruled out. Since the beginning of August 2021, inflation has amounted to 15 cm, an increase of 7 cm since a month ago. The inflation is relatively steady, but is probably slowing down.

Met Office scientists explain it is much too early to tell whether an eruption should be expected. However, the inflation means that magma is accumulating, most likely at a depth of two to three kilometers.

Should an eruption occur, there would be clear signs announcing it. Inflation would continue, together with, more seismic activity, and there would be more signs of geothermal heat.

Specialists from the Icelandic Met Office recently made two expeditions to Askja to install new GPS stations, seismic stations and cameras. The main goal of the expeditions was to make it possible to continue monitoring the volcano during the winter.

Source: Iceland Monitor.

L’Oskjuvatn et le Viti occupent la caldeira de l’Askja (Photo: C. Grandpey)

Ambae (Vanuatu): impact de l’éruption de 2017-2018 // Impact of the 2017-2018 eruption

Le dernier article « Volcano Watch » publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) est consacré aux volcans d’Ambae au Vanuatu. Au début, l’article nous rappelle que le Pacifique abrite des dizaines de systèmes volcaniques actifs. La plupart des volcans boucliers basaltiques du Pacifique sont liés aux points chauds qui ont façonné les îles hawaïennes et de nombreuses chaînes d’îles polynésiennes et micronésiennes. Ces volcans boucliers volumineux issus de points chauds ont été pour la plupart édifiés par des éruptions effusives, périodiquement interrompues par des cycles d’activité explosive. Il existe d’autres grands volcans boucliers le long des zones de subduction bordant l’Océan Pacifique, mais ils peuvent se comporter très différemment du Kilauea et du Mauna Loa à Hawaii.
L’île d’Ambae est un grand volcan bouclier basaltique situé le long de la zone de subduction entre les Fidji et la Papouasie-Nouvelle-Guinée dans le Pacifique Sud. Depuis 1995, Ambae a connu plusieurs épisodes explosifs. Ambae a l’aspect d’ une version miniature du Mauna Loa. L’île mesure 14 km de large et 39 km de long avec des pentes douces et une végétation dense. Comme le Mauna Loa, le sommet a un grand cratère et plusieurs autres plus petits.
Les cratères d’Ambae sont remplis d’eau à la couleur vive qui sont le signe d’un système profond d’eaux souterraines à haute température et riches en soufre. À Ambae, ce sont ces grands lacs de cratère et les eaux souterraines qui contribuent aux éruptions phréatiques ou phréatomagmatiques.
Ambae a connu deux forts épisodes d’éruptions explosives modérées et parfois violentes en 2017-2018 qui ont fait suite à une activité mineure au cours de la décennie précédente. Le premier épisode s’est produit en octobre 2017 et a recouvert l’île de cendres, avec des gaz et des pluies acides qui ont causé des dégâts aux cultures, ainsi qu’une pollution de l’eau et des problèmes respiratoires. Ces impacts, aggravés par un manque de nouvelles précipitations pour remplacer l’eau potable qui avait été polluée, ont entraîné l’évacuation d’environ 11 000 habitants. L’activité éruptive a diminué peu de temps après, ce qui a permis à la population locale de revenir sur l’île vers le début de l’année suivante.
L’activité éruptive au Vanuatu est surveillée par le Département de météorologie et de géorisques [GeoHazards] du Vanuatu (VMGD) à l’aide de données sismiques et de visites périodiques sur le terrain par des volcanologues. Après le premier épisode éruptif, une activité volcanique de faible intensité s’est poursuivie avec de petites émissions de gaz et de cendres. A la saison des pluies d’octobre à avril, les cendres remobilisées se sont transformées en lahars.
En juillet et août 2018, le VMGD et une équipe de chercheurs basée en Nouvelle-Zélande sont arrivés à Ambae pour collecter des échantillons de cendres et d’eau, acquérir des données sismiques et acoustiques et documenter les impacts des éruptions. Au moment où les scientifiques se trouvaient sur place, ils ont été confrontés à des éruptions explosives de plus en plus nombreuses. La plus importante a généré des panaches de cendres à plus de 9100 mètres au-dessus du niveau de la mer, ce qui a affecté le trafic aérien du Pacifique Sud.
Le réseau sismique-acoustique nouvellement déployé a enregistré la majeure partie de la deuxième phase de l’éruption et ces données ont ensuite été analysées par des chercheurs de Nouvelle-Zélande, du Vanuatu et des États-Unis. Les données ont montré en détail le moment et la taille des explosions. Elles montrent non seulement l’activité sismique provoquée par l’éruption, mais aussi les sons émis par le volcan. À l’heure actuelle, la surveillance au Vanuatu est effectuée par l’intermédiaire de l’observation en temps réel des données sismiques transmises au centre de surveillance à distance de Port Vila, la capitale. L’observation acoustique des volcans du Vanuatu n’en est qu’à ses débuts, mais le déploiement temporaire des instruments illustre l’intérêt de ces données à des fins de surveillance.
La nouvelle phase éruptive a entraîné la deuxième évacuation complète d’Ambae en août 2018. Toutefois, alors que l’éruption de 2018 sur l’île d’Hawaï a attiré l’attention du monde entier, l’éruption d’Ambae a eu un impact mondial plus important en raison de l’énorme quantité de gaz émis. Heureusement, l’éruption s’est terminée plus tard dans l’année et les habitants d’Ambae ont pu rentrer chez eux en toute sécurité. Fin septembre 2019, les scientifiques sont retournés à Ambae pour récupérer les stations sismiques et acoustiques temporaires. Les agriculteurs d’Ambae, qui étaient revenus plus tôt dans l’année, ont signalé des récoltes abondantes, peut-être en raison des sols enrichis par les dernières retombées de cendres.
Source : USGS/HVO.

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The latest « Volcano Watch » article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) is dedicated to the volcanoes of Ambae in Vanuatu. To begin with, the article reminds us that the Pacific is home to dozens of active volcanic systems. Most basaltic shield volcanoes in the Pacific are related to the hotspots that created the Hawaiian Islands and many of the Polynesian and Micronesian island chains. These massive hotspot shield volcanoes are built largely by eruptions of lava that are periodically interrupted by cycles of explosive activity. There are other large shield volcanoes found along subduction zones rimming the Pacific Ocean, but they can behave very differently from Kilauea and Mauna Loa.

The island of Ambae is a large basaltic shield volcano that lies along the subduction zone between Fiji and Papua New Guinea in the South Pacific. Since 1995, Ambae has experienced several explosive episodes. Ambae looks like a smaller version of Mauna Loa. The island is14 km wide and 39 km across with gentle slopes and dense vegetation. Like Mauna Loa, the summit has more than one large crater.

The craters at Ambae are filled with colorful lake water which testifies to a deep system of heated, sulfur-rich groundwater beneath the summit. At Ambae, these large crater lakes and associated groundwater contribute to phreatic or phreatomagmatic eruptions.

Ambae had two strong episodes of moderate to large explosive eruptions in 2017–2018 after mostly minor activity during the previous decade. The first episode occurred in October 2017 and covered the island with ash, gas, and acid rain causing crop damage, water pollution, and respiratory problems. These impacts, compounded by a lack of new rainfall to replace affected drinking water, forced the evacuation of about 11,000 residents. Eruptive activity waned shortly after, which prompted the local population to begin to return to the island around the start of the new year.

Eruptions and their impacts in Vanuatu are monitored by the Vanuatu Meteorology and Geohazards Department (VMGD) using transmitted seismograph data and periodic island site visits by volcano scientists. After the first episode, low-level volcanic activity continued with minor gas and ash discharge from the volcano. Remobilized ash also turned into mudflow lahars throughout the rainy season, from October to April.

In July and August 2018, VMGD and a New Zealand-based research team arrived at Ambae to collect ash and water samples, acquire seismograph and acoustic data, and document the impacts of the eruptions. By coincidence, the field teams and local residents were met by new and increasing explosive eruptions. The largest of these eruptions produced ash plumes over 9,100 meters above sea level which affected South Pacific air traffic.

The newly deployed seismic-acoustic array captured most of the second phase of eruption and these data were subsequently analyzed by researchers from New Zealand, Vanuatu, and the United States. The data showed in detail the timing and size of explosions on the volcano. They show not only the ground shaking from the eruption but also the sounds of the volcano. At present, monitoring in Vanuatu is conducted by real-time observation of transmitted seismic data to the remote monitoring center in the capital of Port Vila. Acoustic observation of Vanuatu volcanoes is in its infancy, but the temporary deployment illustrates the value of such data for monitoring purposes.

The new eruption phase ultimately forced the second full evacuation of Ambae in August 2018. Interestingly, while the 2018 eruption on the Island of Hawaii received global attention, the Ambae eruption had a larger global impact due to the huge amount of gas released. Fortunately, the eruption ended later that year and local Ambae residents were able to return safely to their homes. In late September 2019, scientists returned to Ambae to remove the temporary seismic and acoustic stations. Local farmers, who had returned earlier in the year reported abundant crops, possibly a result of the newly rejuvenated ash-rich soils.

Source: USGS / HVO.

Archipel du Vanuatu et modélisation de l’île d’Ambae (Source: Wikipedia)