Observatoire InSAR de l'Océan Indien

 

Responsable : Jean-Luc Froger, Maître de Conférence UCA
Courriel : J-Luc.FROGER@uca.fr

Contributeurs OPGC :

Yannick Guéhenneux (IE)
Alexis Hrysiewicz (PhD)
Quentin Dumond (PhD)
Valérie Cayol (CR CNRS)

Collaborateurs extérieurs :

IPGP-OVPF : Nicole Richter, Nicolas Villeneuve, Aline Peltier
IPGP : Raphaël Grandin

Accès aux données : https://wwwobs.univ-bpclermont.fr/casoar/index_liste.php

Présentation

Le contexte scientifique

Le Piton de la Fournaise

Le volcan basaltique du Piton de la Fournaise occupe la moitié orientale de l’île de La Réunion, dans l’Océan Indien. Il s’agit de l’un des volcans les plus actifs du Globe avec plus de deux éruptions par an en moyenne depuis 1998. L’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise est en charge de la surveillance de l’activité du volcan depuis 1980. La surveillance est assurée principalement à l’aide d’un réseau de stations sismiques, d’un réseau géodésique, comprenant des récepteurs GNSS, des inclinomètres, des extensomètres et des distancemètres, et enfin d’un réseau de mesures géochimiques (SO2, H2S et CO2). La plupart des instruments de ces réseaux sont télémétrés et fournissent en continu des mesures très précises avec une fréquence d’acquisition élevée. En revanche, la densité spatiale des mesures est faible et certaines zones difficilement accessibles ne sont pas instrumentées. L’acquisition de mesures par télédétection satellitale permet de remédier en partie à cet inconvénient propre aux réseaux de mesure in situ.     

La méthode InSAR

Les déplacements du sol sont l’un des signaux précurseurs de l’activité volcanique. Leur analyse renseigne sur la localisation des points de sortie ainsi que sur la géométrie et la dynamique du système d’alimentation des volcans. La mesure des déformations du sol est donc l’une des approches intéressantes à mettre en œuvre tant pour la surveillance que pour la recherche fondamentale sur le fonctionnement des volcans et leur évolution sur le long terme.

L’interférométrie radar (InSAR) est une méthode de télédétection des déplacements du sol qui est utilisée depuis le début des années 1990, suite au lancement du satellite ERS de l’Agence Spatiale Européenne (ESA). Par la densité de mesures exceptionnelle qu’elle apporte, cette méthode a véritablement révolutionné notre vision des déplacements du sol. Elle est très complémentaire des méthodes géodésiques in situ classiquement utilisées (GPS, distancemétrie, inclinométrie) qui ont une moins bonne résolution spatiale mais une meilleure résolution temporelle.

Le S.O. SNOV/OPGC OI2

En 2003, un suivi InSAR systématique des déplacements du sol liés à l’activité du Piton de la Fournaise a été entrepris, au sein du Laboratoire Magmas & Volcans dans le cadre d’un projet de recherche soutenu par l’Agence Spatiale Européenne. En 2005, cette activité de suivi InSAR systématique est devenue un service d’observation interne de l’OPGC (S.O. VOLInSAR-PF, responsable : Jean-Luc Froger). Et en 2010, ce service a été labellisé par l’INSU comme composante du Service National des Observations en Volcanologie sous le nom de « OI2 » (Observatoire InSAR de l’Océan Indien).

Les tâches assurés dans le cadre d’OI2 comprennent la rédaction et soumission de projets en réponse aux annonces d’opportunité des agences spatiales, l’élaboration et la soumission aux agences des plans de programmation des acquisitions, le téléchargement des données radar brutes et leur intégration dans la base de données du service, le calcul en routine des interférogrammes et leur intégration dans la base de données, la mise à disposition des données via un DATA HUB dédié (https://wwwobs.univ-bpclermont.fr/casoar/index_liste.php), le développement de routines de traitement adaptées aux nouvelles données, la maintenance du DATA HUB, la rédaction et la mise à jour du site WEB du service (http://wwwobs.univ-bpclermont.fr/SO/televolc/volinsar /index.php), la promotion du service d’observation, les relations avec les agences spatiales et les utilisateurs du service et la rédaction des rapports d’activité du service.

Les données du service sont accessibles soit en version dégradée, par login anonyme, soit en pleine résolution pour les utilisateurs référencés. Il y a actuellement 32 utilisateurs référencés. Depuis la labellisation du service en 2010, sa fréquentation s’établit à ~300 connections par an. Les données du service ont été utilisées dans 10 thèses (LMV, IPGP, ISTERRE, GET) et divers travaux et stages de recherche.

Les données produites dans le cadre du Service OI2 ont permis d’imager les déplacements résultant de 42 éruptions survenues au Piton de la Fournaise entre Août 2003 et Décembre 2019. Sur cette période, grâce au Service OI2, plus de 1736 images radar ont été acquises sur le volcan (~1 / 5 jours) par différents capteurs (ASAR, PALSAR-1, RADARSAT-1/2, COSMO-SKYMED, TerraSAR-X, TanDEM-X, PALSAR-2, Sentinel-1A/1B) permettant la production de plus de 8000 interférogrammes. L’archive ainsi constituée par nos soins depuis 2003 fait du Piton de la Fournaise l’un des sites de référence mondiaux en terme de série temporelle de mesure InSAR.

Mesures en routines

Le calcul des interférogrammes Sentinel-1 est actuellement réalisé de façon automatique (2 ifgs. Stripmap et 2 ifgs. IW fois tous les 12 jours). Le calcul des interférogrammes TerraSAR-X/TanDEM-X et ALOS2 sont réalisés de façon plus irrégulière en fonction de la mise à disposition des données par les agences spatiales. Des interférogrammes PAZ (bande X) vont aussi être produits régulièrement très prochainement.

Les images de cohérence correspondant aux interférogrammes sont systématiquement calculées.

En période de crise éruptive des cartes des coulées sont régulièrement produites à partir des images de cohérence et fournies à l’OVPF. Les composantes EW et verticale des déplacements co-éruptifs sont aussi fournis dans les plus brefs délais.

Delivrables

Les interférogrammes, images de cohérence et cartes de coulées sont disponibles sur le site web (https://wwwobs.univ-bpclermont.fr/casoar/index_liste.php). Les images radar SLC sont aussi visibles sur le site web mais elles ne sont distribuées qu’aux seuls co-investigateurs des projets. Ces données sont aussi disponibles sur le site d’EPOS.

Supports

SNOV (Service National des Observations en Volcanologie)
Pôles Theia et Form@Ter
LabEx ClerVolc (centre CLERmontois de recherche sur le VOLCanisme)
EPOS (European Plate Observing System)
OPGC (Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand)
IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris)
CNES (Centre National d’Etudes Spatiales)
ESA (European Space Agency)
ASI (Agenzia Spaziale Italiana)
DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)
CSA (Canadian Space Agency)
JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency)
INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial)
 

Publications récentes