Surveillance de la déformation des volcans à partir des données radar à synthèse d’ouverture (SAR)



Des chercheurs d’ISTerre ont contribué à un chapitre du livre Modern Volcano Monitoring intitulé « Monitoring Volcano Deformation Based on Synthetic Aperture Radar (SAR) Data ». Ce chapitre présente l’imagerie SAR comme un outil puissant pour détecter et mesurer la déformation du sol sur les volcans actifs, en expliquant comment des cartes de déplacements sont générées à partir d’images radar acquises à des dates différentes.



Figure 1.4 : Interférogramme ascendant Sentinel-1 (mode Stripmap) couvrant la période du 8 au 20 octobre 2021 sur le volcan Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion. Les coordonnées sont en UTM (zone 40E).


Deux techniques principales sont présentées : l’InSAR (Interférométrie SAR), qui utilise les différences de phase pour créer des interférogrammes révélant les déplacements verticaux et horizontaux du sol, et le suivi de décalage de pixels (pixel offset tracking), qui analyse les variations d’amplitude pour mesurer les mouvements de surface, particulièrement utile pour les déformations importantes ou les signaux proches du volcan que l’InSAR peut ne pas détecter avec précision.

En combinant l’analyse de séries temporelles de plusieurs images SAR, le chapitre montre comment les scientifiques peuvent suivre l’évolution temporelle des déformations du sol. Ces mesures sont essentielles pour interpréter le stockage, la migration et le transport en surface du magma, ainsi que pour modéliser les processus volcaniques souterrains. Le chapitre explique également comment des facteurs tels que la profondeur, l’orientation et la géométrie de la source magmatique, ainsi que les paramètres d’acquisition radar, influencent les motifs des interférogrammes, illustrés par des exemples synthétiques.

De plus, le chapitre passe en revue l’état de la surveillance quasi-temps réel des volcans à l’aide d’images SAR dans les observatoires du monde entier, en soulignant les avancées récentes dans les chaînes de traitement automatisées, l’intégration avec les mesures au sol et le potentiel d’amélioration des systèmes d’alerte précoce et de l’évaluation des risques. Des exemples concrets montrent comment les données SAR ont permis d’anticiper l’activité volcanique, de guider les évacuations et de suivre en temps réel les intrusions magmatiques.

Ce travail offre des indications précieuses aux chercheurs et aux observatoires volcaniques, en combinant principes théoriques, applications pratiques et recommandations pour les futures stratégies de surveillance.



Références

Albino, F., Biggs, J., Syahbana, D.K., 2020.
Automated methods for detecting volcanic deformation using Sentinel-1 InSAR time series illustrated by the 2017–2018 unrest at Agung, Indonesia
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Ansari, H., De Zan, F., Parizzi, A., 2021.
Study of systematic bias in measuring surface deformation with SAR interferometry
IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 59(2), 1285–1301.

Pinel, V., Poland, M.P., Hooper, A., 2014.
Volcanology : lessons learned from Synthetic Aperture Radar imagery
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Dzurisin, D., Lu, Z., 2007.
Interferometric synthetic-aperture radar (InSAR)
In : Volcano deformation : geodetic monitoring techniques. Springer, Berlin, Heidelberg, pp 153–194.

Meyer, F.J., Biggs, J., Ebmeier, S.K., 2015.
Integrating SAR and derived products into operational volcano monitoring and decision support systems
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Contacts scientifiques :

  • V. Pinel – Chercheuse, Université Grenoble Alpes, Université Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Université Gustave Eiffel, ISTerre
  • F. Albino - Chercheur, Université Grenoble Alpes, Université Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Université Gustave Eiffel, ISTerre