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SERVICE D’OBSERVATION DES VOLCANS ACTIFS
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HVOS : HotVolc Observing System

Le Système HVOS (HotVolc Observation System) est un service d'observation temps réel de l’activité volcanique par télédétection satellitale. Ce système de surveillance par télédétection infrarouge a été initié en 2006, en synergie avec les autres thématiques de télédétection spatiale et sol (interférométrie radar, radars Doppler volcanologiques, DOAS, camera thermique) développées au LMV (Laboratoire Magmas et Volcans), et récemment regroupées au sein d’un Pôle Télédétection. Une convention permettant la réception et le droit à l'utilisation temps réel des données du satellite MSG (Meteosat Second Generation) a été signée entre EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites), Météo-France et l'OPGC (Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand) début 2009, ce qui a conduit à l’installation d'une station de réception et d’archivage des données MSG au sein de l'OPGC.

L’objectif du système d’observation HVOS est de fournir des produits volcanologiques (ex. concentration en cendres) en temps-réel (15 minutes) sur un grand nombre de cibles volcaniques à l’ensemble de la communauté scientifique. On distinguera notamment :

Produit cendres (détection RT et quantification des propriétés physiques des cendres)
Produit SO2 (détection RT et estimation relative de la quantité émise de SO2)
Produit Lave (détection RT des anomalies thermiques et quantification du flux de masse)
Produit RGB (discrimination qualitative du contenu eau/glace/cendre au sein du nuage)

Temps-Réel (15 min)

La mission première du système d’observation HVOS est de diffuser des données en temps-réel à la communauté scientifique. Cette tâche est rendue possible grâce à l’acquisition des données de satellites géostationnaires hautes résolutions temporelles (ex. MSG) que nous recevons à l’OPGC depuis 2009. Les algorithmes développés au LMV permettent le traitement immédiat de ces données et la diffusion de 3 paramètres sub-quantitatifs (ex. indice_cendres) sous forme de cartes et de séries temporelles standardisées toutes les 15 minutes sur une quinzaine de cibles volcaniques.

Indice_cendres : La détection des nuages de cendres est effectuée en temps-réel en calculant la différence de température de brillance (BTD11-12) entre les bandes à 11 et 12 µm (Prata et al., 1989), couplée avec un masque thermique 8.7-12µm (Guéhenneux, 2009). Lorsque le BTD11-12 < 0 et BTD8.7-12 > 0, cela indique qu’il y a présence de cendres volcanique dans l’atmosphère. L’intensité de la valeur absolue du |BTD11-12| nous donne une première indication de la quantité de cendres au sein du panache. Cette méthode fonctionne de jour comme de nuit, mais présente certaines limites notamment en cas de fortes couvertures nuageuses.
Indice_SO2 : La détection du SO2 peut être réalisée dans le domaine de l’Infrarouge en utilisant les bandes à 7.3 ou 8.7 µm. Nous utilisons dans notre algorithme la bande à 8.7 µm car l’absorption par la vapeur d’eau y est beaucoup pus faible, permettant ainsi une meilleur détection du SO2. La détection des nuages de SO2 est effectuée en temps-réel en calculant la différence de température de brillance (BTD8.7-11) entre les bandes à 8.7 et 11 µm, et couplée avec un masque de nuage basé sur la bande à 11µm (T11<273°K). Cette méthode fonctionne aussi de jour comme de nuit, mais le seuil de détection est moins bon que dans l’UV.
Indice_lave : La détection d’anomalies thermiques au sol est fondamentale car elle permet de détecter le démarrage d’une éruption. Nous utilisons la bande spectrale à 3.9µm en unité de radiance (plus sensible que la température de brillance) afin de détecter la présence de lave en surface. Ce traitement est couplé à un masque de nuage basé sur la bande à 11µm (T11<273°K).
RGB : La combinaison RGB utilisée est: R : 11- 12µm, G : 12 - 8.7µm, B = 11µm. Cette méthode est particulièrement efficace pour faire la discrimination qualitative entre nuages de cendres volcaniques (bleu foncé), nuages d’eau (vert) ou nuages de glace (rouge).

Post-traitement (sur requête)

Actuellement, les données quantitatives plus élaborés (ex. concentration en cendres) sont calculées en post-traitement sur demande uniquement en cas d’éruption (ex. Eyjafjallajökull). Ces données seront prochainement disponibles en temps-réel. Les paramètres que nous sommes en mesure de calculer en quasi-temps-réel sont :

Cendres