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Le Popocatepetl (Mexique) en 3D // 3D images of Popocatepetl (Mexico)

Le Popocatépetl est l’un des volcans les plus actifs et des plus dangereux d’Amérique car il est situé à proximité de zones densément peuplées. En particulier, le volcan se trouve à seulement 70 kilomètres au sud-est de Mexico, avec plus de 20 millions de personnes sous la menace des nuages de cendres et de débris volcaniques. Haut de 5 426 mètres, c’est le deuxième plus haut sommet du Mexique.

Crédit photo: CENAPRED

El Popo est en activité quasi continue depuis 1994. Son niveau d’alerte est actuellement à la couleur Jaune Phase 2. On observe des panaches de gaz et de cendres qui s’élèvent à plusieurs centaines de mètres au-dessus du sommet, avec parfois des retombées de cendres sur les zones sous le vent. L’accès au sommet est strictement interdit en raison du danger permanent et de son imprévisibilité.

Vue du cratère du Popocatepetl

Pour essayer de mieux anticiper l’activité du volcan, un groupe de chercheurs a cartographié avec précision l’intérieur de l’édifice volcanique. Pendant cinq ans, des spécialistes de l’Université nationale autonome de Mexico ont gravi les pentes du volcan, transportant des kilos de matériel. L’objectif était d’installer de nouveaux sismomètres sur les pentes du Popo pour collecter une importante quantité de données sismiques.

J’ai déjà consacré une note à cette étude le 31 décembre 2025, mais je trouve qu’elle mérite qu’on s’y attarde.

L’intelligence artificielle (IA) pour mieux comprendre le Popocatepetl (Mexique) // Artificial intelligence (AI) to better understand Popocatepetl (Mexico)

 

On enregistre régulièrement des épisodes de trémor sur le volcan, liés aux mouvements du magma et de la circulation des gaz et de l’eau en profondeur. Ce sont autant de petits signaux sismiques captés par les instruments de mesure et qui renferment de précieux indices sur la structure interne du volcan.

 Sismogramme et spectrogramme d’un épisode de trémor harmonique sur le Popo en décembre 2000 (Source : AGU Publications)

Les chercheurs ont fait intervenir l’intelligence artificielle (IA) dans le traitement de ces signaux. Comme l’a précisé une scientifique de la mission, « on a appris à la machine quels étaient les différents types de trémor sismique que l’on peut avoir sur El Popo. » L’algorithme a ensuite pu de lui-même cataloguer les données obtenues et les « traduire » en matière de matériaux, d’état, de température et de profondeur.

Ces résultats ont alors permis aux chercheurs de construire une image 3D de l’intérieur du volcan, jusqu’à 18 kilomètres sous le cratère, rendant visibles les différents conduits volcaniques et la distribution des réservoirs magmatiques. Ils devraient être publiés sous peu et être utiles aux autorités pour la prévention du risque volcanique.

Source : Phys.org

Ce n’est pas la première fois que des scientifiques réussissent à obtenir des images de l’intérieur d’un volcan. Comme je l’ai indiqué dans des notes précédentes, la muographie – qui s’appuie sue les particules cosmiques – a permis d’obtenir des images de volcans comme la Soufrière de la Guadeloupe, du sommet du Stromboli et de volcans japonais. Reste à comprendre comment le magma se comporte dans le système d’alimentation. Cela suppose une étude approfondie des gaz qui sont le moteur des éruptions.

Intérieur de la Soufrière de la Guadeloupre (Source : CNRS / Projet Diaphane)

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Popocatépetl is one of the most active and dangerous volcanoes in the Americas because it is located near densely populated areas. In particular, the volcano is only 70 kilometers southeast of Mexico City, with more than 20 million people under threat from clouds of ash and volcanic debris. At 5,426 meters, it is the second highest peak in Mexico.

El Popo has been almost continuously active since 1994. Its alert level is currently Yellow Phase 2. Plumes of gas and ash are observed rising several hundred meters above the summit, with ashfall sometimes occurring in downwind areas. Access to the summit is strictly prohibited due to the constant danger and its unpredictability.

To try to better anticipate the volcano’s activity, a group of researchers has precisely mapped the interior of the volcanic edifice. For five years, specialists from the National Autonomous University of Mexico climbed the slopes of the volcano, carrying kilograms of equipment. The goal was to install new seismometers on the slopes of El Popo to collect a significant amount of seismic data. Tremor episodes are regularly recorded on the volcano, linked to the movement of magma and the circulation of gases and water deep underground. These are small seismic signals captured by the measuring instruments, containing valuable clues about the volcano’s internal structure.

The researchers used artificial intelligence (AI) to process these signals. As one of the mission’s scientists explained, « We taught the machine the different types of seismic tremors that can occur on El Popo. » The algorithm was then able to automatically catalog the data obtained and « translate » it into terms of materials, state, temperature, and depth. These results allowed researchers to construct a 3D image of the volcano’s interior, extending up to 18 kilometers below the crater, revealing the various volcanic conduits and the distribution of magma reservoirs. These results should be published shortly and will be useful to authorities for volcano risk prevention.

Source: Phys.org.

This is not the first time scientists have succeeded in obtaining images of the interior of a volcano. As I mentioned in previous posts, muography—which relies on cosmic particles—has made it possible to obtain images of volcanoes such as La Soufrière in Guadeloupe, the summit of Stromboli, and Japanese volcanoes. It remains to be understood how magma behaves within the supply system. This requires a thorough study of the gases that drive the eruptions.

L’intelligence artificielle (IA) pour mieux comprendre le Popocatepetl (Mexique) // Artificial intelligence (AI) to better understand Popocatepetl (Mexico)

Des scientifiques de l’Université nationale autonome du Mexique (UNAM) ont créé le premier modèle tridimensionnel du Popocatépetl qui dresse ses 5426 m à 70 kilomètres au sud-est de Mexico, dans les États de Puebla et de Mexico.

Les chercheurs espèrent que leurs travaux permettront de mieux comprendre la structure interne du volcan avec l’existence possible de chambres magmatiques, et d’optimiser la surveillance du volcan et la prévention des catastrophes.

L’étude intitulée « Estructura de velocidades sísmicas del volcán Popocatépetl, México, a partir de campos difusivos », publiée dans la revue ScienceDirect, indique que ces travaux permettront de mieux anticiper les futures éruptions. Grâce à l’intelligence artificielle (IA), les chercheurs seront en mesure, à l’avenir, de construire des tomographies en quatre dimensions.
Depuis 1994, année de la première éruption du Popocatépetl en plus de 70 ans, diverses études géophysiques ont été menées afin de comprendre l’histoire éruptive, l’activité et les risques volcaniques de ce volcan. Cependant, les modèles précédents, basés sur la sismicité volcano-tectonique, se sont avérés insuffisants pour décrire les phénomènes dans certaines zones ou sur une grande profondeur, en raison de la distribution spatiale de l’activité sismique et des stations utilisées. La nouvelle étude propose le premier modèle 3D du Popocatépetl, et prend en compte l’ensemble du volcan.

Les responsables du projet ont utilisé 18 stations sismiques réparties sur le volcan. Huit d’entre elles ont été installées par leurs soins, les autres appartenaient déjà au CENAPRED. Les appareils effectuent au moins 100 mesures par seconde et ces données, qui représentent une immense quantité d’informations, sont traitées automatiquement grâce à l’intelligence artificielle. Auparavant, tout était analysé manuellement. Aujourd’hui, grâce à l’IA, les scientifiques peuvent traiter une année de données, provenant de toutes les stations, en trois heures seulement. L’étude menée sur 18 stations permet de détecter des structures internes interconnectées, susceptibles d’être des zones d’accumulation de magma, des conduits d’alimentation et des anomalies. Toutes ces structures sont identifiées grâce à la propagation des ondes sismiques dans le sous-sol ; ces ondes se propagent plus rapidement dans les roches dures et plus lentement dans les zones contenant du magma ou des matériaux tendres.

Modèle de la structure interne du Popocateptl après traitement des données par l’intelligence artificielle (Source : UNMA)

L’étude montre la présence d’un système magmatique en forme de champignon dans deux régions présentant une vitesse des ondes S (Vs) élevée. Ces régions sont situées respectivement entre 0 et 5 kilomètres d’altitude, et entre 4 et 7 kilomètres de profondeur, et sont reliées par un conduit étroit en forme de tube.
Selon l’étude, la région à Vs élevée la plus superficielle est directement liée à des structures volcaniques anciennes et récentes. Ce phénomène résulte du mélange de matériaux magmatiques et d’un processus intense de dégazage, qui accroît la viscosité et la cristallisation du magma.
La région à Vs élevée la plus profonde est interprétée comme un piégeage de matériaux magmatiques par la pression lithostatique exercée par le poids des roches et sédiments sus-jacents sur une formation rocheuse profonde. De plus, le modèle met en évidence des paléostructures volcaniques enfouies et des vestiges d’anciens effondrements volcaniques.
Source : EL PAÍS USA.

Il ne fait aucun doute que l’IA, par la rapidité avec laquelle elle est capable de traiter des volumes importants de données, va énormément aider les volcanologues dans leur étude des structures volcaniques. Malgré tout, il restera encore un long chemin avant de pouvoir prévoir avec plus de précision qu’aujourd’hui le déclenchement des éruptions volcaniques.

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Scientists from the National Autonomous University of Mexico (UNAM) have created the first tridimensional model of the Popocatépetl volcano in the pursuit of understanding its internal structure, resolving doubts as to the existence of magma chambers, and optimizing monitoring efforts as well as disaster prevention. The study Estructura de velocidades sísmicas del volcán Popocatépetl, México, a partir de campos difusivos (Structure of seismic velocities of the Popocatépetl volcano, Mexico, via diffusion fields), which was published in the journal ScienceDirect, states that the model will better allow for the anticipation of future eruptive episodes. Thamks to the use of use of artificial intelligence, the researchers will be able to construct tomographies in four dimensions in the future.

Since 1994, the year that Popocatépetl erupted for the first time in more than 70 years, various geophysics studies have been carried out in the hopes of understanding the eruptive history, activity and volcanic perils of the volcano. But previous models based on volcanic-tectonic seismicity have not been sufficient in describing patterns in certain areas or across a large range of depth, due to spatial distribution of seismic activity and stations that have been used. The new study proposes the first 3D velocity model of Popocatépetl volcano describing the whole edifice.

Project leaders utilized 18 seismic stations located across the volcano. They installed eight of them, and the rest belong to the National Center for Disaster Prevention. Teams register at least 100 measurements per second and that data, an immense quantity of information, is automatically processed using AI. Previously, everything was analyzed manually. Today, with AI, scientists can process a year’s worth of data, from all stations, in three hours.

The 18-station study allows for the detection of interconnected internal structures as possible regions of magma accumulation and ascending conduits and abnormalities. All are identified by seismic waves traveling through the subsoil, which are faster in hard rocks and slower in areas with magma or soft material.

The study suggests the presence of a mushroom-shaped magmatic system in two regions with high Vs (S-wave velocity) between zero and five kilometers above sea level, and four and seven kilometers below sea level, connected by a narrow tube-shaped conduit.

According to the study, the most shallow high Vs region is directly related to old and new volcanic structures, as a result of magmatic materials mixing with and being affected by an intense process of degasification, which increases magma’s viscosity and crystal content.

The deepest region of high Vs is interpreted as magmatic material trapped by lithostatic pressure exerted by the weight of overlying rocks and sediments on a deep rock formation. In addition, the model presents evidence of buried volcanic paleostructures and remnants of ancient volcanic collapses.

Source : EL PAÍS USA.