Une équipe internationale dirigée par l'University College London (UCL, Royaume-Uni), à laquelle participaient notammentIstituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia L'INGV, en collaboration avec le groupe de recherche en volcanologie du département DiSTeM de l'Université de Palerme, a développé et utilisé une nouvelle technologie basée sur l'emploi de drones pour mesurer les gaz volcaniques émis par les volcans actifs. Cette technologie démontre que, même dans des volcans inaccessibles et dangereux comme le Manam (en Papouasie-Nouvelle-Guinée), les drones constituent le seul moyen de réaliser des mesures importantes pour caractériser leur état d'activité en toute sécurité. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Science Advances de l'AAAS.Association américaine pour l'Avancement de la Science).
Aujourd'hui, la technologie offre aux scientifiques les moyens de mener des recherches qui n'étaient autrefois qu'un rêve. Ce qui semblait inaccessible il y a des années est désormais à portée de main, comme le démontre le nouveau projet international d'observations aériennes des émissions volcaniques (ABOVE).
Ce projet a utilisé des technologies innovantes, notamment des drones (systèmes aériens sans pilote – UAS) équipés d'équipements d'échantillonnage miniaturisés, pour mesurer les gaz volcaniques des volcans Manam et Rabaul, en Papouasie-Nouvelle-Guinée. Ces volcans émettent de fortes quantités de gaz, mais leur connaissance est limitée car les panaches sont difficiles d'accès par des techniques terrestres, notamment lors des éruptions.
ABOVE change la façon dont les scientifiques échantillonnent les émissions de gaz volcaniques grâce à l’étude menée dans le cadre du Deep Carbon Observatory, une communauté mondiale de scientifiques engagés dans une quête de dix ans pour mieux comprendre le cycle naturel du carbone de la Terre.
Grâce aux avancées récentes de la technologie des drones, les drones peuvent acquérir des mesures aériennes des gaz volcaniques directement à partir des panaches. Ce projet transcende les frontières disciplinaires traditionnelles et réunit scientifiques, ingénieurs et pilotes pour étudier certains des volcans les plus inaccessibles et pourtant les plus dégazants au monde.
En mai 2019, une équipe internationale de scientifiques a entrepris une ambitieuse campagne de mesures sur deux volcans de Papouasie-Nouvelle-Guinée, tous deux parmi les plus prodigieux émetteurs de dioxyde de soufre sur Terre, mais sans aucune mesure connue de la quantité de carbone qu'ils émettent dans l'atmosphère.
L'équipe comprend des scientifiques du Royaume-Uni, d'Italie, des États-Unis, de Papouasie-Nouvelle-Guinée, de Suède, d'Allemagne et du Costa Rica. Le projet rassemble plusieurs groupes travaillant sur des mesures de gaz volcaniques par drone dans le monde entier.
Les équipes ont déployé différents types de drones (à voilure fixe, à voilure tournante et combinés) équipés de capteurs de gaz, de spectromètres et de dispositifs d'échantillonnage pour acquérir des mesures en champ proche des émissions de dioxyde de carbone et d'autres gaz. Les différentes méthodes ont été comparées afin de déterminer leurs domaines d'application optimaux.
L'équipe italienne a fourni l'instrumentation géochimique développée dans ses laboratoires pour installation à bord de drones développés par une équipe de l'Université de Bristol. Ces drones comprenaient des drones à voilure fixe, mieux adaptés aux vols longue distance et aux mesures de composition par traversée du panache de gaz, et des drones à voilure tournante, plus polyvalents pour l'échantillonnage des gaz en points fixes. L'intégration des systèmes a été réalisée en étroite collaboration entre les deux équipes. Dès les premières phases du projet, un drone à voilure tournante équipé de capteurs géochimiques et d'autres instruments portables a été mis à la disposition de l'Observatoire volcanologique de Rabaul, en Papouasie-Nouvelle-Guinée.
Grâce à de nouveaux capteurs de gaz et à des spectromètres miniaturisés, et à la conception de dispositifs d’échantillonnage auto-activants innovants, les chercheurs ont pu faire voler des drones jusqu’à 2 km de hauteur et 6 km de distance, atteignant des zones inaccessibles pour les mesures.
La campagne sur le volcan Manam a été particulièrement difficile. D'un diamètre de 10 km et culminant à 1 800 m au-dessus du niveau de la mer, il est situé sur une île à 13 km au large de la côte nord-est de la Papouasie-Nouvelle-Guinée.
Ce volcan était connu grâce à des mesures satellites pour être l'un des plus grands émetteurs de dioxyde de soufre (SO2) au monde, mais avant ce projet, on ne savait rien de sa production de CO2, qui est beaucoup plus difficile à mesurer de loin en raison des fortes concentrations dans l'atmosphère de fond.
Enfin, le rapport d'abondance entre ces espèces de CO2 et de SO2 est fondamental pour déterminer la probabilité d'une éruption, car il est corrélé à la profondeur à laquelle réside le magma, et les deux espèces ont été détectées lors des campagnes de mesures.
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Des drones pour l'étude des émissions volcaniques inaccessibles
Une équipe internationale dirigée par l'University College London (UCL, Royaume-Uni), avec la participation de l'Institut national de géophysique et de volcanologie (INGV) et du groupe de recherche en volcanologie du département DiSTeM de l'Université de Palerme, a développé et utilisé une nouvelle technologie basée sur l'utilisation de drones pour mesurer les gaz volcaniques émis par les volcans actifs. Cette technologie démontre que même sur des volcans inaccessibles, actifs et dangereux comme celui de Manam (en Papouasie-Nouvelle-Guinée), les drones constituent le seul moyen de mettre en œuvre des mesures importantes pour caractériser l'état d'activité en toute sécurité. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Association américaine pour l'Avancement de la Science (AAAS) revue, Science Advances.
Aujourd'hui, la technologie offre aux scientifiques les moyens de mener des recherches qui relevaient auparavant du rêve. Ce qui semblait inaccessible il y a quelques années est désormais à portée de main, comme le démontre un nouveau projet international intitulé « Observations aériennes des émissions volcaniques » (ABOVE).
Ce projet a utilisé des technologies innovantes, notamment des drones (système aérien sans pilote – UAS) équipés d'un équipement miniaturisé d'échantillonnage de gaz, pour mesurer les gaz volcaniques des volcans de Manam et de Rabaul, en Papouasie-Nouvelle-Guinée. Ces volcans émettent de fortes quantités de gaz, mais leur connaissance est limitée car leurs panaches sont difficiles d'accès par des techniques terrestres, notamment en cas d'éruption.
ABOVE change la façon dont les scientifiques échantillonnent les émissions de gaz volcaniques grâce à des recherches menées par le Deep Carbon Observatory, une communauté mondiale de scientifiques engagés dans des décennies de recherche visant à mieux comprendre le cycle naturel du carbone de la Terre.
Grâce aux récentes avancées technologiques des drones, ces derniers permettent d'acquérir des mesures aériennes des gaz volcaniques directement à partir des panaches. Ce projet transcende les frontières disciplinaires traditionnelles et réunit scientifiques, ingénieurs et pilotes pour étudier certains des volcans les plus inaccessibles et les plus fortement dégazés au monde.
En mai 2019, une équipe internationale de scientifiques s'est lancée dans une ambitieuse campagne de mesures sur les deux volcans - en Papouasie-Nouvelle-Guinée - tous deux parmi les plus prodigieux émetteurs de dioxyde de soufre sur Terre, mais dépourvus de toute mesure du carbone émis dans l'atmosphère.
L'équipe comprend des scientifiques du Royaume-Uni, d'Italie, des États-Unis, de Papouasie-Nouvelle-Guinée, de Suède, d'Allemagne et du Costa Rica. Le projet réunit plusieurs groupes travaillant sur les mesures par drone des gaz volcaniques du monde entier.
Les groupes ont déployé différents types de drones (à voilure fixe, à voilure tournante et systèmes combinés) équipés de capteurs de gaz, de spectromètres et de dispositifs d'échantillonnage pour acquérir des mesures à proximité des émissions de dioxyde de carbone et d'autres gaz, et les différentes méthodes ont été comparées pour vérifier les domaines d'utilisation optimale.
L'équipe italienne a mis à disposition l'instrumentation géochimique développée dans ses laboratoires pour une installation à bord de drones développés par une équipe de l'Université de Bristol. Il s'agit d'un drone à voilure fixe, plus adapté aux vols longue distance et permettant de mesurer la composition des gaz en traversant le panache, ainsi que d'un drone à voilure tournante, plus polyvalent pour l'échantillonnage de gaz en points fixes. L'intégration des systèmes a été réalisée en étroite collaboration entre les deux équipes. Dès les premières phases du projet, un drone à voilure tournante équipé de capteurs géochimiques et d'autres instruments portables a été mis à disposition de l'observatoire volcanologique de Papouasie-Nouvelle-Guinée, l'Observatoire volcanologique de Rabaul.
Grâce à de nouveaux capteurs de gaz et à des spectromètres miniaturisés, et en concevant des dispositifs d'échantillonnage innovants activables automatiquement, les chercheurs ont pu faire voler des drones jusqu'à 2 km de hauteur et 6 km de distance, et atteindre les zones inaccessibles où effectuer les mesures.
En réalité, la campagne sur le volcan Manam a été particulièrement difficile. Ce volcan, d'un diamètre de 10 km et culminant à 1 800 m au-dessus du niveau de la mer, dont la plupart des sommets sont totalement inaccessibles, est situé sur une île à 13 km de la côte nord-est de la Papouasie-Nouvelle-Guinée.
Ce volcan était connu grâce à des mesures satellites pour être l'un des plus grands émetteurs de dioxyde de soufre (SO2) au monde, mais avant ce projet, on ne savait rien de sa production de CO2, beaucoup plus difficile à mesurer de loin en raison des fortes concentrations dans l'atmosphère de fond.
Enfin, le rapport d'abondance entre ces espèces CO2 et SO2 s'avère fondamental pour déterminer la probabilité d'occurrence d'une éruption, car il est corrélé à la profondeur à laquelle réside le magma, et les deux espèces ont été détectées lors des campagnes de mesures.
Photo 1 - L'île de Manam. (Crédit photo : Matthew Wordell).
Photo n°1 - L'île de Manam. (Crédits : Matthew Wordell).
Photo 2 - Drone à voilure tournante avec équipement d'échantillonnage. (Crédit photo : Matthew Wordell)
Photo #2 - Drone à voilure tournante avec instrumentation d'échantillonnage. (Crédits photo : Matthew Wordell).
Photo 3 - L'équipe italienne au village de Manam. (Crédit photo : Matthew Wordell)
Photo #3 - L'équipe italienne au village, Manam (Crédits photo : Mattew Wordell).