Eruption du Volcan Merapi en Indonésie : des images des satellites optiques et des mesures à partir de données Radar

Depuis son entrée en éruption le 26 octobre, le volcan Merapi a tué au moins 259 personnes. Des nouveaux corps sont découverts au fur et à mesure dans les habitations recouvertes par les cendres. Jusqu’à 400.000 personnes ont été hébergées dans les centres d’accueil.

Le volcan reste menaçant malgré une baisse apparente de l’activité éruptive. Les vulcanologues et les services de sécurité civile maintiennent un niveau d’alerte élevée, même si le périmètre interdit a été réduit. Des habitants commencent à retourner chez eux. La réouverture éventuelle de l'aéroport de Yogyakarta sera décidée aujourd’hui par le ministère des transports.

Sur l’île de Java en Indonésie, le mont Merapi et le panache de fumée vu par le satellite
européen ENVISAT le 15 novembre 2010 à 2h37 UTC. Crédit image : Agence Spatiale Européenne (ESA).

Des images acquises récemment par les satellites optiques :

En juin 2006, l’éruption avait été suivie jour par jour par le satellite Formosat-2. En 2010, la couverture nuageuse a beaucoup compliqué l’acquisition des images par les satellites optiques. Depuis fin octobre, en consultant le site MODIS rapid response de la NASA, on peut constater sur les images acquises par les satellites Terra et Aqua que l’île de Java est sous les nuages. Ce n’est qu’à partir du 10 novembre que la situation s’améliore et que l’acquisition d’images optiques devient possible.

Deux extraits d’images acquises par le capteur MODIS du satellite américain Aqua. A gauche, image du 11 novembre 2010. A droite, image du 12 novembre 2010. Crédit image : NASA/GSFC, MODIS Rapid Response

Entretemps, par exemple pour l’activation du service européen GMES SAFER le 28 octobre, à l’exception des images d’archive qui servent de référence, ce sont essentiellement les satellites RADAR, qui peuvent acquérir des images à travers les nuages, qui ont été utilisés : Au titre du programme GMES, Radarsat-2 et Cosmo-Skymed ont été programmés pour acquérir des images entre le 30 octobre et le 8 novembre.

L’analyse des images Radar donne des informations sur la déformation du volcan et les coulées de lave. Des résultats obtenus par le laboratoire italien INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Institut National de Geophysique et de Vulcanologie) dans le cadre du projet GMES SAFER sont présentés à la fin de cet article.

L’image optique reste très utile pour cartographier de manière détaillée les surfaces touchées par les cendres volcaniques. Les images présentées ci-dessous ont été acquises le 11 novembre par le satellite WorldView-2 de la société DigitalGlobe.

Les deux images du haut, en couleurs naturelles, montrent l’évolution entre une image de référence qui date du 6 septembre 2006 et une image acquise le 11 novembre 2010. En bas, les images couvrent une des zones touchées par les cendres volcaniques, à gauche en couleurs naturelles, à droite avec un canal dans le proche infrarouge. Sur cette dernière représentation colorée, la végétation active apparaît en rouge, la végétation brûlée ou couverte de cendres est grise ou noire. Pour l'anecdote, la partie au sud de ces images, partiellement touchée est un parcours de golf dont on reconnaît facilement la structure.

Enfin, la dernière image est un détail d’une zone habitée touchée par les cendres.

Deux images en couleurs naturelles publiées par DigitalGlobe, avant et après l’éruption du Mérapi. A gauche, image acquise le 6 septembre 2006. A droite, image acquise le 11 novembre 2010.
Crédit image : DigitalGlobe.

Comparaison entre une représentation en couleurs naturelles et une représentation avec le canal proche infrarouge. Images acquises le 11 novembre 2010 par le satellite WorldView-2.
Le nord correspond au haut de l’image. Crédit image : Digitalglobe.

Extrait d’un image DigitalGlobe montrant une zone habitée touchée par les pluies de cendres.
Image acquise le 11 novembre 2010. Crédit image : DigitalGlobe.

Je vous invite également à consulter les photographies prises sur place publiées par le site Big Picture du Boston Globe. Attention, certaines de cess images sont très dures… En les voyant, je mes suis dit qu’elles devaient donner une idée de ce que les habitants de Pompéi avaient vécu, ensevelis sous une pluie de cendres, au moment de l’éruption du Vésuve en août 79 (au début du premier millénaire). La destruction de la ville de Pompéi a été décrite par Pline le Jeune dans deux lettres adressées à Tacite. Il y a quelques jours, l’effondrement d’un édifice antique de Pompéi, la "Maison des gladiateurs", à lancé une polémique en Italie sur la négligence du gouvernement, la mauvaise gestion du site et le manque de crédits.

Les résultats obtenus par le programme GMES SAFER sur le volcan Merapi :

Le service GMES SAFER est actuellement mis en œuvre dans le cadre d’un projet d’une durée de trois ans, coordonné par Spot image et associant plus de cinquante partenaires européens (sociétés de services, équipes de recherche, etc.)

Le volet opérationnel du service SAFER consiste, en cas de crise ou de catastrophe naturelle, à fournir en urgence aux services de protection civile et aux organisations participant à l’aide humanitaires, deux types d’informations :

• Des cartes de référence, décrivant la situation avant la crise et destinées à aider au déploiement des moyens de secours.
• Des cartes d’évaluation des dommages, décrivant le mieux possible l’étendue des dégâts causés par la catastrophe.

Ces produits d’information sont dits « génériques » : même si leur élaboration demande une bonne connaissance de chacun des types de risques (feux, inondations, tremblement  de terre, etc.), leur forme est identique, avec en particulier une cartographie de l’emprise de la zone affectée (zone brûlée, zone inondée, zone urbaine touchée par un séisme, etc.)

A côté de ce volet opérationnel, avec des équipes fonctionnant en astreinte 7 jours sur 7 et 24 heures sur 24, un important effort de recherche est développement est consacré à la mise au point de produits dits « spécialisés », apportant des informations complémentaires spécifiques dépendant du type de risque rencontré.

Les illustrations suivantes montrent le travail effectué dans ce contexte par les partenaires scientifiques du projet SAFER. Il s’agit d’une collaboration entre l’Institut National de Géophysique et de Vulcanologie (INGV), l’Institut Norvégien de Recherche Atmosphérique (NILU) et la société suisse Gamma Remote Sensing spécialisée en interférommétrie.

Nous présentons ici deux exemples d’informations produites :

• L’analyse des déformations du sommet du volcan à partir d’images radar acquises avant et après l’éruption : la rupture au sommet est clairement visible. La composition colorée entre les images avant et après l’éruption permet de mesurer un déplacement maximal d’environ 120 mètres. La position du bord avant éruption est représentée en bleu, après éruption en rouge. Sur le flanc sud du volcan, les zones en rouge matérialisent des déformations importantes. Les images utilisées ici sont deux images acquises par le satellite Radarsat-2
• La modélisation de la dispersion du nuage de cendres après l’éruption du 26 octobre. C’est une information qui intéresse beaucoup les services de la navigation aérienne (souvenez-vous de l’épisode du volcan islandais en avril 2010 qui, au moment des départs pour les vacances de Pâques, avait fortement perturbé les liaisons aériennes en Europe). Dans ce cas, la contribution de l’observation de la terre est limitée à la fourniture du modèle numérique de terrain et à la carte d’occupation des sols. Le plus important est le modèle de propogation, dans ce cas un modèle appelé VOL-CALPUFF, alimenté par des données de prévision météo (direction et vitesse du vent). La principale incertitude provient de la connaissance réelle de la production de cendres, la date de démarrage et la durée, la taille des particules émises. Dans cette illustration, le modèle donne une concentration négligeable donne une concentration négligeable au dessus de 2000 mètres d’altitude. Personnellement, ce résultat m’étonne un peu… En juin 1982, un Boeing 747 de la compagnie British Airways qui volait au-dessus de Java, en Indonésie, avait frôlé la catastrophe lorsque, à 12 300 mètres d'altitude, ses 4 réacteurs ont cessé un à un de fonctionner : le volcan Galunggung était entré en éruption quelques heures plus tôt et des concentrations importantes de poussière volcanique avaient envahi la haute atmosphère.

Deux images radarsat-2 acquises le 6 et le 30 octobre 2010 et composition colorée des deux images
mettant en évidence les changements entre les deux dates. Cliquer sur les images pour les agrandir.
Crédit image : Radarsat / INGV.

Modélisation de la concentration en cendres (en g/m3) en fonction de l’altitude
(ASL : above sea level, au-dessus du niveau de la mer).
Crédit image : projet GMES SAFER / INGV / WP30200

Pour mémoire, depuis le 20 septembre 2010, le niveau d’alerte pour le Merapi était le niveau 2 sur une échelle de 1 à 4 (parfois 5 pour certains pays). Entre la fin du mois de septembre et le 20 octobre, Le centre indonésien d’Etude des Risques Volcaniques et Géologiques (CVGHM) mesurait une inflation du dôme de lave de 6 mm par jour. Le 21 octobre, la vitesse est passée à 10,5 cm par jour puis à 42 cm par jour le 24 octobre. Simultanément, depuis le 22 octobre, la sismicité volcanique et la fréquence des coulées de lave et des « plumes » augmentaient.

Le 25 octobre, le gouvernement indonésien a élèvé l'alerte au niveau 4 (éruption imminente) et décidé l’évacuation des habitants des villages dans un rayon de 10 kilomètres autour du volcan, soit environ 19.000 personnes. Le mardi 26 octobre, le volcan Merapi entrait en éruption…

Sources utilisées :

• Images et dossier préparé par Digitalglobe sur l’éruption du Merapi.
• Présentation des résultats du service GMES SAFER préparée par INGV.
• Discussions avec l’équipe Spot Image du service GMES SAFER.
• Le site MODIS rapid response de la NASA pour les images des satellites Aqua et Terra.
  
• Le site MIRAVI pour les images du satellite Envisat de l'Agence Spatiale Européenne.
  

En savoir plus :

• Un autre article du blog Un autre regard sur la Terre sur l’éruption du volcan Merapi.
• Le dossier sur l’éruption du Merapi et les images satellite publiés par Digital Globe.
• Le site MODIS Rapid Response.
• Le site du service européen GMES SAFER.
• Le site de l’INGV (Institut National de Geophysique et de Vulcanologie, en italien et en anglais).
• Sur le site de l’IRD (Institut de Recherche en Développement), un article sur l'éruption du Merapi.
• En Indonésie, le site du CVGHM (Center of Volcanology and Geophysical Hazard Mitigation), Centre d’Etude des Risques Volcaniques et Géologiques, ou encore Pusat Vulkanologi & Mitigasi Bencana Geologi, dont le siège est à Bandung.
• Sur le site volcans-passion, une page sur les niveaux d’alerte.
• Une série de photographies des conséquences de l'éruption du Merapi sur le blog Big Picture d'Alan Parker sur le site du Boston Globe.
  

Suggestions d'utilisations pédagogiques en classe :

• Voir un autre article sur l'éruption du volcan Merapi sur le blog Un autre regard sur la Terre.
• Voir également les articles sur l'éruption du volcan islandaisEyjafjallajokull.