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Tephra mass eruption rate from ground-based X-band and L-band microwave radars during the November 23, 2013, Etna Paroxysm / Frank S. Marzano in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 58 n° 5 (May 2020)
Titre : Tephra mass eruption rate from ground-based X-band and L-band microwave radars during the November 23, 2013, Etna Paroxysm Type de document : Article/Communication Auteurs : Frank S. Marzano, Auteur ; Luigi Mereu, Auteur ; Simona Scollo, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : pp 3314 - 3327 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Télédétection
[Termes IGN] bande L
[Termes IGN] bande X
[Termes IGN] capteur terrestre
[Termes IGN] éruption volcanique
[Termes IGN] Etna (volcan)
[Termes IGN] lave
[Termes IGN] masse
[Termes IGN] micro-onde
[Termes IGN] radar à antenne synthétique
[Termes IGN] rayonnement infrarouge thermique
[Termes IGN] surveillance géologique
[Termes IGN] volcanologieRésumé : (auteur) The morning of November 23, 2013, a lava fountain formed from the New South-East Crater (NSEC) of Mt. Etna (Italy), one of the most active volcanoes in Europe. The explosive activity was observed from two ground-based radars, the X-band polarimetric scanning and the L-band Doppler fixed-pointing, as well as from a thermal-infrared camera. Taking advantage of the capability of the microwave radars to probe the volcanic plume and extending the volcanic ash radar retrieval (VARR) methodology, we estimate the mass eruption rate (MER) using three main techniques, namely surface-flux approach (SFA), mass continuity-based approach (MCA), and top-plume approach (TPA), as well as provide a quantitative evaluation of their uncertainty. Estimated exit velocities are between 160 and 230 m/s in the paroxysmal phase. The intercomparison between the SFA, MCA, and TPA methods, in terms of retrieved MER, shows a fairly good consistency with values up to $2.4\times 10^{6}$ kg/s. The estimated total erupted mass (TEM) is $3.8\times 10^{9}$ , $3.9\times 10^{9}$ , and $4.7\times 10^{9}$ kg for SFA with L-band, X-band, and thermal-infrared camera, respectively. Estimated TEM is between $1.7\times 10^{9}$ kg and $4.3\times 10^{9}$ for TPA methods and $3.9\times 10^{9}$ kg for the MCA technique. The SFA, MCA, and TPA results for TEM are in fairly good agreement with independent evaluations derived from ground collection of tephra deposit and estimated to be between $1.3\,\,\pm \,\,1.1\times 10^{9}$ and $5.7\times 10^{9}$ kg. This article shows that complementary strategies of ground-based remote sensing systems can provide an accurate real-time monitoring of a volcanic explosive activity. Numéro de notice : A2020-236 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2019.2953167 Date de publication en ligne : 23/12/2019 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2019.2953167 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=94982
in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 58 n° 5 (May 2020) . - pp 3314 - 3327[article]
Titre : Uncertainty analysis of remotely-acquired thermal infrared data to extract the thermal Properties of active lava surfaces Type de document : Article/Communication Auteurs : James A. Thompson, Auteur ; Michael S. Ramsey, Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : 21 p. Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer
[Termes IGN] classification pixellaire
[Termes IGN] éruption volcanique
[Termes IGN] image MASTER
[Termes IGN] image thermique
[Termes IGN] incertitude des données
[Termes IGN] Kilauea (volcan)
[Termes IGN] lave
[Termes IGN] rayonnement infrarouge thermique
[Termes IGN] surveillance géologique
[Termes IGN] température
[Termes IGN] volcanRésumé : (auteur) Using thermal infrared (TIR) data from multiple instruments and platforms for analysis of an entire active volcanic system is becoming more common with the increasing availability of new data. However, the accuracy and uncertainty associated with these combined datasets are poorly constrained over the full range of eruption temperatures and possible volcanic products. Here, four TIR datasets acquired over active lava surfaces are compared to quantify the uncertainty, accuracy, and variability in derived surface radiance, emissivity, and kinetic temperature. These data were acquired at Kīlauea volcano in Hawai’i, USA, in January/February 2017 and 2018. The analysis reveals that spatial resolution strongly limits the accuracy of the derived surface thermal properties, resulting in values that are significantly below the expected values for molten basaltic lava at its liquidus temperature. The surface radiance is ~2400% underestimated in the orbital data compared to only ~200% in ground-based data. As a result, the surface emissivity is overestimated and the kinetic temperature is underestimated by at least 30% and 200% in the airborne and orbital datasets, respectively. A thermal mixed pixel separation analysis is conducted to extract only the molten fraction within each pixel in an attempt to mitigate this complicating factor. This improved the orbital and airborne surface radiance values to within 15% of the expected values and the derived emissivity and kinetic temperature within 8% and 12%, respectively. It is, therefore, possible to use moderate spatial resolution TIR data to derive accurate and reliable emissivity and kinetic temperatures of a molten lava surface that are comparable to the higher resolution data from airborne and ground-based instruments. This approach, resulting in more accurate kinetic temperature and emissivity of the active surfaces, can improve estimates of flow hazards by greatly improving lava flow propagation models that rely on these data. Numéro de notice : A2020-224 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.3390/rs12010193 Date de publication en ligne : 05/01/2020 En ligne : https://doi.org/10.3390/rs12010193 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=94939
in Remote sensing > vol 12 n° 1 (January 2020) . - 21 p.[article]Caractérisation des déplacements liés aux coulées de lave au Piton de la Fournaise à partir de données InSAR / Alexis Hrysiewicz (2019)
Titre : Caractérisation des déplacements liés aux coulées de lave au Piton de la Fournaise à partir de données InSAR Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Alexis Hrysiewicz, Auteur ; Thierry Menand, Directeur de thèse Editeur : Clermont-Ferrand : Université Clermont Auvergne Année de publication : 2019 Importance : 491 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Thèse de Doctorat présentée en vue de l’obtention du grade de docteur d'université,
Terre solide, géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiologieLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] dépôt
[Termes IGN] écho radar
[Termes IGN] effondrement de terrain
[Termes IGN] éruption volcanique
[Termes IGN] image TerraSAR-X
[Termes IGN] interféromètrie par radar à antenne synthétique
[Termes IGN] lave
[Termes IGN] longueur d'onde
[Termes IGN] Piton de la Fournaise (volcan)
[Termes IGN] rhéologie
[Termes IGN] risque naturel
[Termes IGN] surveillance géologique
[Termes IGN] vitesse de déplacement
[Termes IGN] volcanologieIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Depuis 2003, le service d’observation OI2 (Observatoire InSAR de l’Océan Indien), composante du Service National des Observations en Volcanologie (SNOV) analyse les déplacements du sol causés par l’activité volcanique du Piton de la Fournaise en utilisant des données InSAR (Interférométrie Radar à Synthèse d’Ouverture). Un des résultats majeurs est l’identification lors de l’éruption de 2007 d’un déplacement horizontal de plus de 1.4 m de l’ensemble du Flanc Est du Piton de la Fournaise vers la mer. Des résultats plus récents ont montré que ce glissement continuait entre 2009 et 2014 avec une décroissance de la vitesse des déplacements. Il a aussi été montré qu’à ce déplacement de grande longueur d’onde se superposent des déplacements plus localisés dus à la contraction thermo-mécanique des coulées de lave et à la flexion du substratum sous le poids de ces coulées. Il est donc difficile de caractériser précisément et indépendamment ces deux composantes des déplacements affectant le Flanc Est du Piton de la Fournaise. Le principal objectif de cette thèse est de caractériser les déplacements associés aux coulées de lave pour supprimer la contribution des coulées des observations et isoler les signaux qui sont seulement liés à des signaux de grande longueur d’onde. Afin d’atteindre cet objectif, nous avons dû développer des algorithmes permettant de contourner précisément les coulées, d’estimer leur surface et leur volume avec les incertitudes associées. Ces algorithmes exploitent les données de cohérence interférométrique dans une approche probabiliste itérative. Ils sont maintenant utilisés en routine dans le cadre du service OI2 pour fournir aussi rapidement que possible à l’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise, des cartes des coulées. L’étude des coulées de lave mises en place entre 2014 et 2018 montre que la contraction thermo-mécanique de la coulée et la flexion du substratum dépendent à la fois de la durée écoulée depuis la mise en place, de l’épaisseur de la coulée, de la pente locale et éventuellement de la structure interne de la coulée (présence de tunnels de lave). Un an après la mise en place, les déplacements verticaux et horizontaux peuvent atteindre plusieurs dizaines de centimètres par an. Ces déplacements diminuent ensuite de façon exponentielle avec le temps. Nous avons cherché à modéliser les déplacements verticaux en fonction de l’épaisseur des coulées. Nos résultats montrent que ces déplacements pourraient contribuer jusqu’à 80% des déplacements mesurés sur le Flanc Est du Piton de la Fournaise. Les déplacements du substratum observés sur le pourtour des coulées apportent des contraintes sur la rhéologie de la partie la plus superficielle de ce substratum. Cette rhéologie apparaît fortement variable au sein de l’Enclos Fouqué révélant une forte dépendance à l’histoire des dépôts successifs accumulés en chaque endroit. Un substratum se comportant de façon poroélastique dans sa partie la plus superficielle (∼ 100 m) permet néanmoins d’expliquer de façon relativement satisfaisante les observations. Note de contenu : 1- Introduction générale
2- L’Interférométie Radar à Synthèse d’Ouverture (InSAR)
3- Suivi de la mise en place des coulées de lave
4- Caractérisation temporelle des déplacements
5- Caractérisation spatiale des déplacements/épaisseurs des coulées de lave
6- Modélisation de l’évolution temporelle des déplacements causés par les coulées
de lave
7- Caractérisation de la rhéologie du substratum
8- Conclusions générales et perspectivesNuméro de notice : 25853 Affiliation des auteurs : non IGN Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Terre solide, géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiologie : Université Clermont Auvergne : 2019 nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02519025v2/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=95459
Titre : Sequential digital elevation models of active lava flows from ground-based stereo time-lapse imagery Type de document : Article/Communication Auteurs : M.R. James, Auteur ; S. Robson, Auteur Année de publication : 2014 Article en page(s) : pp 160 – 170 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] Etna (volcan)
[Termes IGN] flux
[Termes IGN] image terrestre
[Termes IGN] Kilauea (volcan)
[Termes IGN] lave
[Termes IGN] modèle numérique de surface
[Termes IGN] modèle stéréoscopiqueRésumé : (Auteur) We describe a framework for deriving sequences of digital elevation models (DEMs) for the analysis of active lava flows using oblique stereo-pair time-lapse imagery. A photo-based technique was favoured over laser-based alternatives due to low equipment cost, high portability and capability for network expansion, with images of advancing flows captured by digital SLR cameras over durations of up to several hours. However, under typical field scale scenarios, relative camera orientations cannot be rigidly maintained (e.g. through the use of a stereo bar), preventing the use of standard stereo time-lapse processing software. Thus, we trial semi-automated DEM-sequence workflows capable of handling the small camera motions, variable image quality and restricted photogrammetric control that result from the practicalities of data collection at remote and hazardous sites. The image processing workflows implemented either link separate close-range photogrammetry and traditional stereo-matching software, or are integrated in a single software package based on structure-from-motion (SfM). We apply these techniques in contrasting case studies from Kilauea volcano, Hawaii and Mount Etna, Sicily, which differ in scale, duration and image texture. On Kilauea, the advance direction of thin fluid lava lobes was difficult to forecast, preventing good distribution of control. Consequently, volume changes calculated through the different workflows differed by ∼10% for DEMs (over ∼30 m2) that were captured once a minute for 37 min. On Mt. Etna, more predictable advance (∼3 m h−1 for ∼3 h) of a thicker, more viscous lava allowed robust control to be deployed and volumetric change results were generally within 5% (over ∼500 m2). Overall, the integrated SfM software was more straightforward to use and, under favourable conditions, produced results comparable to those from the close-range photogrammetry pipeline. However, under conditions with limited options for photogrammetric control, error in SfM-based surfaces may be difficult to detect. Numéro de notice : A2014-529 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2014.08.011 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2014.08.011 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=74142
in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 97 (November 2014) . - pp 160 – 170[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 081-2014111 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible
Titre : An advanced photogrammetric method to measure surface roughness: Application to volcanic terrains in the Piton de la Fournaise, Reunion Island Type de document : Article/Communication Auteurs : Frédéric Bretar, Auteur ; Mélanie Arab-Sedze, Auteur ; J. Champion, Auteur ; Marc Pierrot-Deseilligny Année de publication : 2013 Article en page(s) : pp 1 - 11 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] anisotropie
[Termes IGN] appariement d'images
[Termes IGN] lave
[Termes IGN] microtopographie
[Termes IGN] Piton de la Fournaise (volcan)
[Termes IGN] Réunion, île de la
[Termes IGN] rugosité
[Termes IGN] volcanRésumé : (auteur) We present a rapid in situ photogrammetric method to characterize surface roughness by taking overlapping photographs of a scene. The method uses a single digital camera to create a high-resolution digital terrain model (pixel size of ~1.32 mm) by means of a free open-source stereovision software. It is based on an auto-calibration process, which calculates the 3D geometry of the images, and an efficient multi-image correlation algorithm. The method is successfully applied to four different volcanic surfaces—namely, a′a lava flows, pahoehoe lava flows, slabby pahoehoe lava flows, and lapilli deposits. These surfaces were sampled in the Piton de la Fournaise volcano (Reunion Island) in October, 2011, and displayed various terrain roughnesses. Our in situ measurements allow deriving digital terrain models that reproduce the millimeter-scale height variations of the surfaces over about 12 m2. Five parameters characterizing surface topography are derived along unidirectional profiles: the root-mean-square height (ξ), the correlation length (Lc), the ratio Zs = ξ2/Lc, the tortuosity index (τ), and the fractal dimension (D). Anisotropy in the surface roughness has been first investigated using 1-m-long profiles circularly arranged around a central point. The results show that Lc, Zs and D effectively catch preferential directions in the structure of bare surfaces. Secondly, we studied the variation of these parameters as a function of the profile length by drawing random profiles from 1 to 12 m in length. We verified that ξ and Lc increase with the profile length and, therefore, are not appropriate to characterize surface roughness variation. We conclude that Zs and D are better suited to extract roughness information for multiple eruptive terrains with complex surface texture. Numéro de notice : A2013-791 Affiliation des auteurs : LASTIG MATIS+Ext (2012-2019) Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.rse.2013.03.026 Date de publication en ligne : 10/04/2013 En ligne : http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2013.03.026 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=80084
in Remote sensing of environment > vol 135 (August 2013) . - pp 1 - 11[article]Photogrammétrie numérique et risques naturels : application à la dynamique des avalanches et aux chutes de séracs / Emmanuel Thibert (2010)
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