Caractérisation des émissions volcaniques par la vision thermique

Characterisation of volcanic emissions through thermal vision

• Auteur / Autrice : Maxime Bombrun
• Direction : Vincent Barra, Andrew Harris
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et Géologie
• Date : Soutenance le 01/10/2015
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique, de Modélisation et d'Optimisation des Systèmes - Laboratoire Magmas et Volcans
• Jury : Président / Présidente : Thierry Chateau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Barra, Andrew Harris, Jacopo Taddeucci
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Charvillat, Clive Oppenheimer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éruptions volcaniques -- Islande

Imagerie infrarouge

Activité volcanique -- Prévision

Mots clés libres

Imagerie thermique

Télédétection

Eruptions stromboliennes

Détection

Suivi

Particules

Panaches

Fontaines de lave

Thermiques riche en cendres

Thermal imagery

Remote sensing

Strombolian eruptions

Particles

Plumes

Lava fountaining

Ash-rich thermals

Detection

Tracking

Résumé

En avril 2010, l’éruption de l’Eyjafjallajökull (Islande) a projeté des cendres sur toute l’Europe pendant six jours, causant d’importantes perturbations aériennes. Cette crise a soulevé la nécessité de mieux comprendre la dynamique des panaches lors de l’émission, de la dispersion, et de la retombée afin d’améliorer les modèles de suivis et de prédiction de ces phénomènes. Cette éruption a été classée comme Strombolienne. Ce type d’éruption offre un large panel de manifestations (coulée de lave, paroxysmes) et peut être utilisé comme indicateur d’éruptions plus dangereuses. Les éruptions stromboliennes permettent généralement une observation à quelques centaines de mètres tout en assurant la sécurité des opérateurs et du matériel. Depuis 2001, les caméras thermiques ont été de plus en plus utilisées pour comprendre la dynamique des évènements volcaniques. Toutefois, l’analyse, la modélisation et le post-traitement de ces données thermiques n’est toujours pas totalement informatisé. Durant ma thèse, j’ai étudié les différentes composantes d’une éruption strombolienne depuis les fines particules éjectées au niveau du cratère jusqu’à la vision d’ensemble offerte par les images satellites. Dans l’ensemble, j’ai caractérisé les émissions volcaniques à travers l’imagerie thermique.

In April 2010, the eruption of Eyjafjallajökull (Iceland) threw volcanic ash across northwest Europe for six days which led to air travel disruption. This recent crisis spotlighted the necessity to parameterise plume dynamics through emission, dispersion and fall out as to better model, track and forecast cloud motions. This eruption was labeled as a Strombolian-to-Sub-Plinian eruption type. Strombolian eruptions are coupled with a large range of volcanic event types (Lava flows, paroxysms) and eruption styles (Hawaiian, Sub-plinian) and offer a partial precursory-indicator of more dangerous eruptions. In addition, strombolian eruptions are small enough to allow observations from within few hundred meters with relative safety, for both operators and material. Since 2001, thermal cameras have been increasingly used to track, parameterise and understand dynamic volcanic events. However, analyses, modelling and post-processing of thermal data are still not fully automated. In this thesis, I focus on the different components of strombolian eruptions at the full range of remote sensing spatial scales. These range from millimeters for particles to kilometers for the entire features via satellite images. Overall, I aim to characterise volcanic emissions through thermal vision.