Bien qu'il existe des signes révélateurs qu'un volcan est susceptible d'entrer en éruption dans un proche avenir - une augmentation de l'activité sismique, évolution des émissions de gaz, et déformation soudaine du sol, par exemple, il est notoirement difficile de prédire avec précision de telles éruptions.

C'est, en partie, parce qu'il n'y a pas deux volcans qui se comportent exactement de la même manière et parce que peu des 1, 500 volcans actifs environ ont des systèmes de surveillance en place. Dans le meilleur des cas, les scientifiques peuvent prévoir avec précision une éruption d'un volcan surveillé plusieurs jours avant qu'elle ne se produise. Mais si nous savions des mois voire des années à l'avance ?

En utilisant les données satellitaires, scientifiques du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et de l'Université d'Alaska, Fairbanks a développé une nouvelle méthode qui nous rapproche de cette réalité. La recherche a été publiée récemment dans Géosciences de la nature .

"La nouvelle méthodologie est basée sur une augmentation subtile mais significative des émissions de chaleur sur de vastes zones d'un volcan au cours des années précédant son éruption, " a déclaré l'auteur principal Társilo Girona, anciennement du JPL et maintenant avec l'Université d'Alaska, Fairbanks. "Ça nous permet de voir qu'un volcan s'est réveillé, souvent bien avant qu'aucun des autres signes n'apparaisse."

L'équipe d'étude a analysé 16 ans et demi de données de chaleur rayonnante provenant des spectroradiomètres imageurs à résolution modérée (MODIS) - des instruments à bord des satellites Terra et Aqua de la NASA - pour plusieurs types de volcans qui sont entrés en éruption au cours des deux dernières décennies. Malgré les différences entre les volcans, les résultats étaient uniformes :dans les années qui ont précédé une éruption, la température de surface radiante sur une grande partie du volcan a augmenté d'environ 1 degré Celsius par rapport à son état normal. Il diminuait après chaque éruption.

"Nous ne parlons pas de hotspots ici mais, plutôt, le réchauffement de vastes zones des volcans, ", a déclaré le co-auteur Paul Lundgren du JPL. "C'est donc probablement lié à des processus fondamentaux qui se déroulent en profondeur."

En particulier, les scientifiques pensent que l'augmentation de la chaleur peut résulter de l'interaction entre les réservoirs de magma et les systèmes hydrothermaux. Le magma (roche en fusion sous la surface de la Terre) contient des gaz et d'autres fluides. Quand il monte à travers un volcan, les gaz diffusent à la surface et peuvent dégager de la chaleur. De la même manière, ce dégazage peut faciliter la remontée des eaux souterraines et l'élévation de la nappe phréatique, ainsi que la circulation hydrothermale, ce qui peut augmenter la température du sol. Mais les scientifiques disent que d'autres processus peuvent également être en jeu, car si leur compréhension du comportement des volcans s'améliore, ça reste limité.

« Les volcans sont comme une boîte de chocolats mélangés :ils peuvent se ressembler, mais à l'intérieur il y a beaucoup de variété entre eux et, parfois, même à l'intérieur du même, " a déclaré Lundgren. " En plus de cela, seuls quelques volcans sont bien surveillés, et certains des volcans les plus potentiellement dangereux sont les moins fréquemment éruptifs, ce qui signifie que vous ne pouvez pas vous fier strictement aux documents historiques. »

Combiner des données

La nouvelle méthode est importante en elle-même, mais il peut fournir encore plus d'informations sur le comportement des volcans lorsqu'il est combiné avec des données de modèles et d'autres satellites.

Dans une étude publiée dans Rapports scientifiques l'été dernier, Lundgren a utilisé les données du radar interférométrique à synthèse d'ouverture (InSAR) pour analyser la déformation à long terme du volcan Domuyo en Argentine. À l'époque, les scientifiques ne savaient pas si Domuyo était un volcan endormi ou éteint, ou si c'était juste une montagne. Les recherches de Lundgren ont éclairci cela rapidement. Il a détecté de façon inattendue une période d'inflation, c'est-à-dire lorsqu'une partie d'un volcan se dilate alors qu'une nouvelle masse de magma se déplace vers le haut et repousse la roche. Il s'avère que Domuyo est vraiment un volcan et un volcan actif.

Prochain, Lundgren a comparé cette série chronologique de déformation à la série chronologique thermique Társilo Girona créée pour le volcan Domuyo. L'objectif de Lundgren :déterminer si les deux processus – une augmentation à la fois de la température de surface radiante sur de vastes zones du volcan et de la déformation – étaient liés.

"Nous avons constaté que la série temporelle thermique imitait très bien la série temporelle de déformation mais avec une certaine séparation temporelle, " a déclaré Lundgren. " Même si on ne sait toujours pas quel processus est susceptible de se produire en premier, en montrant la corrélation, nous pouvons connecter les processus grâce à des interprétations basées sur la physique plutôt que de simplement nous fier à ce que nous sommes capables d'observer dans le sous-sol."

En d'autres termes, la combinaison des ensembles de données fournit des indices sur ce qui se passe plus profondément à l'intérieur du volcan et sur la manière dont les divers processus s'influencent et interagissent les uns avec les autres, des données qui peuvent améliorer la précision des modèles utilisés pour prévoir les éruptions.

« Bien que la recherche ne réponde pas à toutes les questions, cela ouvre la porte à de nouvelles approches de télédétection - en particulier pour les volcans lointains - qui devraient nous donner des informations fondamentales sur les hypothèses concurrentes sur le comportement des volcans en termes dynamiques généraux sur des échelles de temps de quelques années à plusieurs décennies, " a ajouté Lundgren.

Regarder vers l'avant

Avancer, les scientifiques testeront la méthode des séries temporelles thermiques sur d'autres volcans et continueront d'affiner sa précision.

"L'un des objectifs est de disposer un jour d'un outil qui puisse être utilisé en temps quasi réel pour vérifier l'activité volcanique dans les zones volcaniques, " dit Gérone. " Même pour les petites éruptions, il y a des preuves de troubles thermiques avant le début de l'événement éruptif, donc la nouvelle méthode nous aide à nous rapprocher un peu plus de cet objectif."

Les données aident à compléter les outils existants utilisés sur les volcans surveillés. Mais ils augmentent également considérablement le nombre de volcans pour lesquels des données potentiellement vitales peuvent être mises à disposition.

« L'utilisation de la nouvelle méthode thermique qui détecte les changements de température de surface autour des volcans et les mesures de déformation de la surface du sol InSAR permettent aux observatoires des volcans du monde entier d'identifier les volcans les plus susceptibles d'entrer en éruption et ceux qui devraient être instrumentés pour des observations plus précises, " a déclaré Lundgren. " En utilisant les données satellitaires, vous augmentez la portée de ce qui peut être surveillé de façon régulière."

Quant au Domuyo autrefois largement ignoré, l'histoire continue d'évoluer :c'est l'un des nombreux volcans récemment priorisés par le gouvernement argentin à être équipé d'un système de surveillance.