MSG ET SURVEILLANCE THERMIQUE DES VOLCANS

Développement d'un outil de surveillance
en temps réel des édifices volcaniques
grâce aux données MSG
Vers un service d'observation à
l'Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Fd …
P. Labazuy (1),
Photo : Ph. Mairine
J.-C. Bergès (2), A. Mouraud (1)
(1) UMR Magmas et Volcans, OPGC
CNRS – IRD – Univ . B. Pascal, Cl-Fd
(2) UMR PRODIG, Univ. Paris 1, Paris
IV, Paris 7, EPHE
Colloque "MSG, un nouvel instrument de suivi de l'environnement", Dijon, 13-14 septembre 2007
MSG ET SURVEILLANCE THERMIQUE DES VOLCANS
Contexte scientifique
) Signal thermique des volcans : paramètre mesurable
F localisation, T°, E° thermique, débit des coulées de lave actives, …
) Techniques satellitaires dans l'infrarouge :
F Etude et surveillance de l'activité volcanique
F Véritables moyens opérationnels de surveillance
projet MODVOLC : http://modis.higp.hawaii.edu/ (Wright et al, 2004)
MODIS
Projet ModVolc
ASTER
Projet MyVol
) Projet de portée internationale, émergent à l'OPGC
Collaborations engagées :
 Univ. Calabre (F. Ferrucci, B. Hirn)
 GDR MSG-ATR
Objectif : initiation et développement d'un pôle
de surveillance thermique des volcans
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Objectifs du projet
MSG ET SURVEILLANCE THERMIQUE DES VOLCANS
Nombreux capteurs et satellites actuellement opérationnels :
Landsat, NOAA et SPOT4 ET 5, MSG, ASTER, MODIS, MERIS …
Approche optimisée F Utilisation conjointe de données
• très fréquentes, très faible résolution :
MSG (3km, 15')
• fréquentes, basse résolution spatiale :
MODIS (1km, 1-2 j.)
• intermédiaires :
MERIS (300m, 3 j.)
• peu fréquentes, haute résolution spatiale :
ASTER (90m, 16 j.)
Larges gammes spectrales, résolutions spatiales
et temporelles variées
F Surveillance-Alarme de l'activité volcanique
F Cartographie précise des coulées de lave
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GDR MSG – ATR
MSG ET SURVEILLANCE THERMIQUE DES VOLCANS
Groupe De Recherche Météosat Seconde Génération -Acquisition en Temps Réel
Thème 1 : Systèmes et méthode de traitement des images MSG
responsables: J.-C. Bergès (Paris 1, PRODIG), T. Corpetti (COSTEL)
Thème 2 : Climat et Précipitations
responsables: P. Camberlin (CRC), I. Jobard (IPSL/LMD)
Thème 3 : Etude des surfaces continentales et littorales
responsables: J.P. Deroin (G2I), B. Lacaze (PRODIG)
Thème 4 : Impacts du Climat sur la santé et l'agriculture
responsables: B. Sultan (LOCEAN), N. Fourquet (Paris 7, PRODIG)
Thème 5 : Risques Naturels
responsables: B. Deffontaines (G2I), P. Labazuy (LMV, OPGC)
ª Surveillance de l'activité volcanique : OPGC
Dans le cadre du GDR : accès temps réel aux données MSG
de la station de réception (Pôle Image, Univ. Paris 7)
+ projet station de réception OPGC (2008)
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GDR MSG – ATR
MSG ET SURVEILLANCE THERMIQUE DES VOLCANS
Utilisation des données MSG…
vers une surveillance thermique temps réel?
Etape 1
)Test et validation des données
)Automatisation du traitement
)Automatisation de la détection
Zoom sur la zone du
active au Karthala
Extrait MSG en fausse couleur du
27/05/06, canal 12 µm.
A. Mouraud, Master 2 Recherche, 2006
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Satellite
MSG
Procédures d'acquisition
Station d’acquisition
Rapatriement des données
2 procédures d’extraction
de données (J.C Bergès)
Procédure « msgserie »
acquisition de scènes MSG
Données visuelles
localisation des anomalies
thermiques
Procédure « volcan »
acquisition de séries
chronologiques de
température/radiance.
Données quantitatives
évolution temporelle de la
température /radiance
Dates
Piton de la
Fournaise
Etna
25/12/05 0:00
27593
26363
25/12/05 0:30
27637
26363
25/12/05 1:00
27593
26363
25/12/05 1:30
27807
26363
25/12/05 2:00
29415
26363
Unités : °K x 100
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Tests ~ Validation
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(1) Piton de la Fournaise, Réunion
• Période éruptive, fin décembre 2005: évolution de la température
1/ Augmentation de la T° à partir
du 26/12 en fin de soirée :
fissure éruptive sous le flanc NE
2/ Pic de température le 28/12 :
coulée à 3 km de la RN2
3/ Diminution de la température
Vers le 29-30/12 : coulées figées
à 2 km de la RN2
Données terrain : OVPF (IPG Paris)
SP: Signal Périodique
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Tests ~ Validation
MSG ET SURVEILLANCE THERMIQUE DES VOLCANS
(1) Piton de la Fournaise, Réunion
• Détection des anomalies thermiques durant la période éruptive
• Haute répétitivité : Ü probabilité de signal en période nuageuse
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Tests ~ Validation
(2) Eruption du Karthala
Grandes Comores, mai 2006
Volcan situé sur l’île
des Grandes Comores
Océan Indien,
NW de Madagascar
• Détection temps quasi-réel
d’une augmentation de température
le 28/05/06 à 18h30 locales
(15h30 GMT) grâce aux données
MSG
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D: Début éruption
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Tests ~ Validation
MSG ET SURVEILLANCE THERMIQUE DES VOLCANS
Comparaison MODIS et GVN
• Premières informations média
- D’après les sources des journaux locaux,
début de l’éruption le 28/05/06 en fin de journée
- Détection d'un panache rougeâtre depuis Moroni
• Détection MODIS
Anomalies thermiques
à partir du 28/05/06 à 20:15
• Réseaux d'information : Global Volcanism Network (GVN)
Début du trémor (début de l’éruption) le 28/05 à 21:07 et détection d’un panache de SO2
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Tests ~ Validation
(2) Eruption du Karthala, Grandes Comores, mai 2006
Début éruption
le 28/05/06,
18:00 ~ 18:30
Extraits de scènes MSG, dans le canal à 12 µm, de
l'anomalie thermique liée à l'éruption de mai 2006
• Validation directe
par visualisation des scènes MSG
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Tests ~ Validation
(2) Eruption du Karthala, Grandes Comores, mai 2006
• Anomalie thermique au Karthala mise en
évidence par le pixel rouge : lac de lave actif
• Présence d'un panache de cendres et de gaz,
émis par l’éruption, qui se propage vers le NW
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Facteurs limitants
Détection des anomalies thermiques
• Résolution spatiale
3 km au nadir et environ 6 km
à la Réunion.
• Amélioration des procédures
Température procédure « volcan »
= température moyenne sur 9 pixels
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Conclusions
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• La détection de l’éruption au Karthala démontre
l’efficacité MSG dans un but d’alerte en temps réel
• Changements de température nettement marqués entre période
d’activité et période de repos (Piton de la Fournaise, fin décembre
2005) malgré l’impact du cycle diurne et la faible résolution spatiale
• Perspectives - collaborations
– Amélioration des algorithmes d’extraction MSG
– Calabre: automatisation de la localisation et détermination des
paramètres éruptifs (ASTER)
– Utilisation des données MODIS?
• Installation d’une station d’acquisition à l’OPGC… en 2008?
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