Avec environ 300 volcans actifs sur Terre, le défi est de savoir comment les surveiller tous pour envoyer des alertes précoces avant leur éruption. Mesurer les émissions de gaz volcaniques n’est pas non plus une tâche facile.
Désormais, les chercheurs ont conçu des drones spécialement adaptés pour aider à collecter des données sur un volcan actif en Papouasie-Nouvelle-Guinée (PNG).
Les drones pourraient aider les communautés locales à surveiller les volcans à proximité et à prévoir les futures éruptions. Leurs mesures pourraient également nous en dire plus sur les volcans les plus inaccessibles et les plus actifs de la planète et sur la contribution des volcans au cycle mondial du carbone.
Le volcan Manam est situé sur une île de seulement 10 kilomètres (6 miles) de large qui se trouve au large de la côte nord-est de la PNG. L’île abrite plus de 9 000 habitants et Manam Motu, comme on l’appelle localement, est l’un des volcans les plus actifs du pays. En 2004, une éruption majeure de Manam a forcé toute l’île à évacuer vers le continent et a dévasté les cultures et les maisons des habitants.
Les scientifiques ont quelques moyens de prévoir quand un volcan va exploser. Ils peuvent surveiller l’activité des tremblements de terre dans la région pour détecter les tremblements qui précèdent presque toujours les éruptions, et rechercher un renflement dans les parois en pente du volcan lorsque le magma s’accumule en dessous.
Lorsque le ciel le permet, les satellites peuvent également détecter et mesurer rapidement les émissions volcaniques de gaz tels que le dioxyde de soufre (SO2). Les modifications apportées à ces émissions de gaz peuvent signaler plus d’activité dans le volcan ci-dessous.
«Manam n’a pas été étudié en détail mais nous avons pu voir à partir des données satellitaires qu’il produisait de fortes émissions», a déclaré la volcanologue Emma Liu de l’University College London, qui dirigeait l’équipe de recherche composée de scientifiques de la Terre et d’ingénieurs aérospatiaux.
« Nous [also] voulait quantifier l’émission de carbone[s] de ce très grand émetteur de dioxyde de carbone », a ajouté le géochimiste Tobias Fischer, de l’Université du Nouveau-Mexique.
Bien que les volcans n’émettent qu’une fraction des émissions de carbone que les humains font, les chercheurs veulent toujours être en mesure d’estimer le dioxyde de carbone (CO2) qu’ils émettent, pour en tenir compte dans le bilan carbone qui nous reste pour limiter les effets du changement climatique.
En se rendant en PNG, l’équipe internationale a entrepris de tester deux types de drones à longue portée équipés de capteurs de gaz, de caméras et d’autres appareils lors de deux campagnes sur le terrain sur l’île de Manam, en octobre 2018 et mai 2019.
Les pentes raides de Manam rendent incroyablement dangereux d’envisager même de collecter des échantillons de gaz à pied alors que les drones pourraient voler en toute sécurité directement dans les panaches gonflés, aidant l’équipe de recherche à mesurer plus précisément ses émissions de gaz volcaniques.
Les drones ont volé à plus de 2000 mètres (6561 pieds) de haut dans les panaches volcaniques très turbulents de Manam et à environ 6 kilomètres (3,7 miles) de leur rampe de lancement, bien hors de vue de leurs pilotes.
À chaque vol, les drones ont pris des images de Manam et de ses deux cratères, mesuré la composition du gaz juste au-dessus des panaches montants et collecté quatre sacs remplis de gaz supplémentaire pour une analyse rapide lorsque l’avion a atterri.
Les images aériennes des survols de drones ont montré que le dégazage du cratère sud de Manam s’est intensifié entre octobre 2018 et mai 2019. En fait, le volcan a rapidement éclaté en juin, juste un mois après la deuxième visite sur le terrain des chercheurs.
Mais l’augmentation des émissions volcaniques n’est pas à elle seule un indicateur fiable de l’imminence ou de la probabilité d’une éruption.Les chercheurs ont donc également examiné le rapport entre les différents gaz, à savoir le CO2 et le SO2, dans les panaches de Manam.
Cela peut aider à détecter l’ascension du magma chaud vers la surface et l’expulsion des émissions riches en CO2 qui auraient précédé de grandes éruptions.
Cependant, les chercheurs ont constaté que le mélange de gaz émis par Manam était sensiblement le même lors des deux visites sur le terrain.
En intégrant leurs mesures de drones aux données satellitaires, les chercheurs ont pu montrer que Manam se classe parmi les 10 volcans les plus puissants au monde à dégazage, émettant environ 3700 tonnes de CO2 et environ 5100 tonnes de SO2 chaque jour, soit plus que les estimations précédentes.
L’équipe a également déduit que la majeure partie du carbone émis par Manam provient probablement du manteau supérieur, et non des sédiments de la croûte terrestre moins profonde, qu’ils ont compris en analysant différents isotopes de carbone dans le mélange gazeux.
« Notre nouvelle approche, c’est-à-dire à longue portée et à haute altitude [drone] opérations permettant des mesures in situ – est actuellement le seul moyen réalisable par lequel nous pouvons caractériser la chimie des gaz sur des volcans escarpés, dangereux et très actifs comme Manam », a conclu l’équipe de recherche dans son article.
Les recherches futures nécessiteront un travail plus diligent de la part des scientifiques et du temps de vol avec des drones, puisque les mesures de cette étude n’ont duré que 10 jours.
Avec un financement suffisant pour l’équipement et la formation des scientifiques locaux, la stratégie pourrait être utilisée ailleurs pour surveiller d’autres volcans dangereusement inaccessibles, tels que Mayon aux Philippines et Sinabung en Indonésie.
La recherche a été publiée dans Progrès scientifiques.
Cet article a été initialement publié par ScienceAlerte. Lire l’article original ici.
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