Characterisation of volcanic emissions through thermal vision

par Maxime Bombrun

Thèse de doctorat en Informatique et Géologie

Sous la direction de Vincent Barra et de Andrew Harris.

Le président du jury était Thierry Chateau.

Le jury était composé de Vincent Barra, Andrew Harris, Jacopo Taddeucci.

Les rapporteurs étaient Vincent Charvillat, Clive Oppenheimer.

  • Titre traduit

    Caractérisation des émissions volcaniques par la vision thermique


  • 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.


  • Résumé

    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.


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