Utilisation des satellites en volcanologie // Use of satellites in volcanology

L’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, a publié un article très intéressant sur les différents types de satellites utilisés en volcanologie.
On apprend que de nombreux satellites d’imagerie sont en orbite polaire, ce qui les maintient près de la surface de la Terre sur une orbite basse. Ils réalisent des images de la Terre en bandes étroites et séquentielles en même temps que le satellite voyage d’un pôle à l’autre.
A côté des satellites en orbite polaire, il y a les satellites géostationnaires comme GOES (un acronyme pour Geostationary Operational Environmental Satellite) qui ont des orbites différentes car ils se situent au-dessus d’un seul point de la Terre. C’est pour cela qu’ils se trouvent à une plus grande distance de la Terre que les satellites à orbite polaire, mais avec l’avantage que le GOES peut « voir » tout un côté de la planète.
Les États-Unis utilisent deux satellites GOES pour couvrir l’ensemble du pays. GOES-16 (également appelé GOES-Est) survole la longitude 75° Ouest (près de la côte Est); il observe le continent et une grande partie de l’Océan Atlantique. GOES-17 (GOES-West) se situe au-dessus de 137° de longitude ouest (à mi-chemin entre Hawaï et le continent) et offre une vue de l’ouest des États-Unis et une grande partie de l’Océan Pacifique.
La mission première des satellites GOES n’est pas de détecter l’activité volcanique ou les feux de forêt, mais de surveiller en permanence la météo. La vue large qu’ils proposent permet aux scientifiques de suivre les systèmes météorologiques à mesure qu’ils évoluent et migrent, ce qui fournit des données essentielles pour les prévisions.
La surveillance météorologique utilise les longueurs d’onde de la lumière visible et infrarouge pour analyser l’atmosphère. Heureusement, les canaux infrarouges du satellite peuvent également capter des anomalies thermiques au sol, tels que ceux des incendies et des éruptions.
La nature géostationnaire de GOES-17 lui permet de réaliser rapidement des images des zones (toutes les 5 à 15 minutes) en fournissant au bon moment une vue de ce qui se passe de ce côté de la planète. Le satellite dispose également d’un mode pour réaliser des images de zones plus petites de la surface de la Terre à des intervalles encore plus brefs (toutes les 30 secondes), sur demande dans des cas particuliers, comme lors d’une éruption volcanique ou de grands incendies. Les satellites en orbite polaire, en revanche, ne peuvent couvrir un point donné de la Terre que deux fois par jour.
L’inconvénient de l’orbite géostationnaire lointaine de GOES est la résolution des images qui est généralement inférieure à celle des satellites en orbite polaire. Les canaux infrarouges de GOES-17 ont une résolution de 2 km, ce qui représente une amélioration par rapport à son prédécesseur, GOES-15, qui avait une résolution de 4 km.
La résolution inférieure signifie que les images GOES ne sont pas idéales pour déterminer le contour précis d’une coulée de lave ou localiser l’emplacement exact d’une bouche éruptive. Cependant, la fréquence élevée d’images proposée par GOES est parfaite pour détecter le début d’une nouvelle activité volcanique en surface, tout en donnant une idée de l’endroit où se situe cette activité.
D’une certaine manière, le satellite GOES joue un rôle de sonnette d’alarme et vient en complément d’autres outils de surveillance utilisés par les observatoires volcaniques pour détecter les éruptions. Alors que les réseaux sismiques et de déformation du sol sont sensibles aux changements sous la surface de la Terre, le satellite GOES est un outil très utile pour repérer de nouvelles laves au moment où elles atteignent la surface.
Le satellite GOES joue un rôle de sentinelle de haute technologie qui maintient une surveillance permanente de l’activité éruptive, non seulement à Hawaï, mais à travers tous les États-Unis.
Les images et les données brutes fournies par GOES sont accessibles en ligne, quelques minutes seulement après leur acquisition. Une interface en ligne est fournie par la NOAA :

https://www.star.nesdis.noaa.gov/GOES/index.php.

Source : USGS/HVO.

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The Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has published a very interesting article about the different types of satellites used in volcanology.

The reader is informed that many imaging satellites are polar orbiting, staying closer to Earth’s surface in a low orbit. They image the Earth in narrow, sequential strips as the satellite traverses from pole to pole.

Geostationary satellites like GOES (an acronym which goes for Geostationary Operational Environmental Satellite), however, have orbits that hover over a single spot on the Earth. This requires being much farther from Earth than polar orbits, but it has the benefit that the satellite can “see” the entire side of the planet in one view.

The United States uses two GOES satellites to cover the whole country. GOES-16 (also called GOES-East) hovers over longitude 75° West (near the east coast), viewing the mainland and much of the Atlantic Ocean. GOES-17 (GOES-West) is over longitude 137° West (close to halfway between Hawaii and the mainland) and views the western U.S. and much of the Pacific Ocean.

The primary mission of GOES satellites is not to detect volcanic activity or forest fires, but to keep a constant watch over the weather. The broad view allows scientists to track weather systems as they evolve and migrate, providing critical data for forecasts.

Weather monitoring uses wavelengths of visible and infrared light to characterize the atmosphere. Fortunately, the satellite infrared channels can also pick up hot thermal signals on the ground, such as those from fires and eruptions.

The geostationary nature of GOES-17 allows it to image areas rapidly—every 5–15 minutes —providing a timely view of what is happening on this side of the planet. The satellite also has a mode to image smaller areas of Earth’s surface at even higher rates (every 30 seconds), by request in special cases, such as during a volcanic eruption or large fires. Polar-orbiting satellites, on the other hand, might only cover a given spot on the Earth twice a day.

The drawback of the distant geostationary orbit of GOES, however, is that the resolution of the images is generally lower than that of polar-orbiting satellites. The infrared channels on GOES-17 have a resolution of 2 km, an improvement over its predecessor, GOES-15, which had a resolution of 4 km.

The lower resolution means that GOES images are not adequate to map out the precise outline of a lava flow, or locate the exact location of a vent. However, the high image frequency provided by GOES is ideal for detecting the onset of new volcanic activity on the surface, while giving a general idea of where that activity is located.

In some way, the GOES satellite is used as a warning bell which comes as a complement to other monitoring tools used by volcano observatories to detect eruptions. While seismic and ground-deformation networks are sensitive to changes below the surface, the GOES satellite is a tool for spotting new lava reaching the surface.

The GOES satellite acts as a high-tech sentinel, maintaining an unwavering watch for eruptive activity, not only in Hawaii, but across the U.S.

GOES images and raw data are all publicly available online, just minutes after acquisition. One online interface is provided by NOAA:

https://www.star.nesdis.noaa.gov/GOES/index.php.

Source : USGS / HVO.

Image infrarouge GOES de l’île d’Hawaï du 31 juillet 2021. La zone avec les couleurs plus chaudes dans la partie nord de l’île correspond à un incendie de végétation.

Les mystères du volcanisme islandais // The mysteries of Icelandic volcanism

drapeau francaisLa situation actuelle en Islande montre bien à quel point la volcanologie moderne est démunie devant l’activité volcanique. La situation sur et aux abords du Vatnajökull offre chaque jour une option différente et les pronostics se modifient avec la diversité des événements. Il est symptomatique de remarquer que l’éruption de la nuit dernière s’est produite alors qu’aucune sismicité n’avait été détectée dans le secteur. L’éruption a démarré tellement discrètement qu’elle était « à peine visible sur les sismos ».

Tout le monde se pose des questions sur le comportement du dyke et de la sismicité qui l’entoure. Après l’éruption éclair du 29 août, la sismicité semblait montrer un retour en arrière du magma le long de l’intrusion, ce qui a poussé certains à affirmer qu’il y avait à nouveau un risque d’éruption sous le glacier Dingjujökull. A l’heure actuelle, une telle éventualité ne s’est pas vérifiée et la sismicité a tendance à décliner, peut-être suite à l’évacuation de la pression au niveau de l’éruption fissurale. .

De la même façon, certains font ressortir de temps à autre le spectre d’une éruption du Bárðarbunga qui ressemblerait à celle de l’Eyjafjallajökull en 2010, et ils n’oublient jamais de rappeler les tracas causés au trafic aérien. A l’heure actuelle, un tel événement ne semble pas imminent car les séismes enregistrés semblent davantage provoqués par des effondrements ou des affaissements de la caldeira.

A ce sujet, je voudrais que l’on m’explique comment une éruption aurait pu avoir lieu sur le  Bárðarbunga autour du 23 août, comme le prétendent certains scientifiques islandais. Je ne comprends vraiment pas comment une éruption peut être invisible ! Aucune anomalie thermique n’a été détectée ; aucun tremor harmonique n’a été enregistré; aucun panache de vapeur (et encore moins de cendre) n’a été observé ; aucune inondation n’a trahi la fonte de la glace et l’eau des rivières n’a pas subi de modifications chimiques. A mes yeux, la sismicité qui a été enregistrée à cette époque traduisait la migration du magma vers le NE et les contraintes subies à cette occasion par le plancher du volcan sous les centaines de mètres de glace qui le surmontent. D’ailleurs, les fortes secousses encore enregistrées de temps en temps trahissent ces modifications, ce qui est confirmé par les crevasses et les affaissements visibles à la surface du glacier.

Y aura-t-il une éruption du Bárðarbunga dans un proche avenir ? Personne ne le sait et je ne m’aventurerai pas à faire un pronostic. Ce serait parler pour ne rien dire. Le dyke va-t-il donner naissance à d’autres éruptions fissurales ? Va-t-il se stabiliser avec un lent déclin de la sismicité ? Assistera-t-on à une éruption sous-glaciaire ? Mystère ! Autant de questions auxquelles la volcanologie actuelle n’est pas en mesure de répondre.

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drapeau anglaisThe current situation in Iceland shows the limits of modern volcanology in front of volcanic activity. The situation on and around Vatnajökull offers every day a different option and prognosis change according to the events. It is significant to note that last night’s eruption occurred with no seismic activity being detected in the area. The eruption started so quietly that she was « hardly visible on seismometers. »
Everyone is asking questions about the behaviour of the dyke and seismicity around it. After the very brief eruption of August 29th, seismicity appeared to show that magma was flowing back along the intrusion, prompting some people to say that there was again a risk of an eruption under Dingjujökull. Such an event did not happen and the seismicity tends to decline right now, perhaps following the release of pressure at the fissure eruption. .
Similarly, some people tell us from time to time that an eruption of Bárðarbunga rwould esemble that of Eyjafjallajökull in 2010, and they never forget to remind us of the problems caused to air traffic. At present, such an event does not seem imminent as the earthquakes that are recorded seem more caused by collapses or the subsidence of the caldera.
In this regard, I would like someone to explain to me how an eruption could possibly have occurred at Bárðarbunga around August 23rd, as claimed by some Icelandic scientists. I really do not understand how an eruption may be invisible! No thermal anomaly was detected; no harmonic tremor was recorded; no vapor plume (or even ash) was observed; no flooding betrayed the melting ice and river water did not undergo chemical changes. To my mind, the seismicity that was recorded at that time reflected the migration of magma towards the NE and the stresses undergone by the floor of the volcano under the hundreds of metres of ice that are above it. Moreover, the strong quakes that are occasionally recorded betray these changes, which is confirmed by the cracks and the subsidenvce that can be seen on the surface of the glacier.
Will there be an eruption of Bárðarbunga in the near future? Nobody knows and I would not venture to make a prognosis. That would be talking without saying anything. Will the dyke lead to other fissure eruptions? Will it stabilize with a slow decline in seismicity? Should we expect a subglacial eruption? This is a mystery! These are questions that current volcanology is not able to answer.

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Fractures dans la glace du Bárðarbunga.    Source : RUV (Icelandic National Broadcasting Service)