Lecture de la lacune de K. Lauea dans la chaleur : Comment la FLIR T865 transforme l'activité volcanique en données mesurables
Une compilation technique de l’étude de cas sur le terrain et de l’analyse des données à l’aide de la caméra thermique T865 et de l’objectif IR 6° de 70 mm
L’imagerie radiométrique ou infrarouge thermique qui mesure la température absolue est l’un des outils de détection à distance les plus puissants disponibles pour les observatoires volcaniques. Contrairement aux caméras visuelles standard, elle transforme la chaleur en données quantitatives, ce qui la rend idéale pour détecter les changements subtils qui précèdent souvent les éruptions ou les changements de comportement de dégazage.
Les capteurs radiométriques mesurent les valeurs de température au niveau des pixels, pas seulement la luminosité relative. Cela permet aux observatoires volcaniques tels que l’USGS, l’Observatoire hawaïen du volcan ou l’INGV de créer des ensembles de données chronologiques de comportement thermique à travers les évents, les fissures et les structures de panache.
La FLIR T865 a désormais été testée sur le terrain pour recueillir des données quantifiant les épisodes de toxidermie périodiques du volcan Kilauea à l’intérieur du parc national des volcans Hawai’i aux États-Unis.
Les ensembles de données collectés peuvent continuer à prendre les mesures de soutien suivantes : systèmes de prévision des éruptions et de détection précoce des alertes, quantification du dégazage et dynamique des panaches, suivi du flux de lave et cartographie des dangers, sécurité publique et gestion des risques, utilisation potentielle des composants pour une intégration polyvalente/multiplateforme pour diverses applications gérées collectivement.
Ce que l’imagerie radiométrique capture réellement peut constituer des ensembles de données précieuses pour les scientifiques et les observatoires volcaniques, ainsi que pour les responsables de l’atténuation des risques et de la sécurité chargés de gérer le site pendant une éruption.
L’imagerie radiométrique transforme la surveillance du volcan à partir de l’intelligence thermique quantitative d’observation qualitative. Il prend en charge la détection précoce des éruptions avec une analyse de dégazage plus précise, ainsi que des capacités de cartographie des dangers en temps réel, qui sont des images thermiques IR basées sur les données qui peuvent être utilisées pour les décisions de gestion de la sécurité publique.
Lorsqu’elle est intégrée aux systèmes de drones, aux capteurs de gaz et aux modèles d’IA, elle devient une technologie essentielle pour les observatoires volcaniques de nouvelle génération et les cadres d’atténuation des dangers.
Au parc national des volcans de Hawaï, nous espérons prendre des images aériennes pour compléter les USGS et HVO avec des capteurs d’imagerie RGB haute résolution (rouge, vert, bleu) et des mesures IR (infrarouges) avec une caméra thermique T865 et un objectif IR spécialisé [f=70 mm (6°)] capable de prendre des images/mesures thermiques précises allant de -20 °C à 500 °C en général avec une capacité de zoom, en fonction des conditions atmosphériques. Il existe deux plages pour la caméra thermique : -20 °C à 150 °C et 0 °C à 500 °C.
La caméra thermique FLIR T865 est un instrument d’inspection sans contact conçu pour l’évaluation sûre et efficace des équipements électriques et mécaniques critiques dans les environnements de services publics et de fabrication. Son bloc optique rotatif à 180° permet aux opérateurs de mener des inspections avec un plus grand confort et une meilleure accessibilité dans les endroits difficiles.
Équipée de capacités avancées, la caméra fournit des mesures thermiques extrêmement précises jusqu'à -40 °C, avec des niveaux de précision allant jusqu'à ±1 °C ou ±1 %. Des fonctionnalités supplémentaires telles que l’amélioration du contraste 1-Touch Level/Span et la mise au point automatique assistée par laser garantissent une netteté d’image constante et une analyse thermique fiable.
La T-865 peut également être associée à un objectif à champ de vision double FLIR Flex View, ce qui permet aux utilisateurs de basculer instantanément entre les modes d’analyse de large zone et de téléobjectif pour une flexibilité opérationnelle accrue. Sinon, un objectif infrarouge FOV à champ de vision de 6° peut être utilisé pour inspecter de petites cibles à grande distance.
La caméra thermique FLIR T865 intègre un système de mise au point automatique assisté par laser conçu pour améliorer la précision d’acquisition de la cible et les performances de mise au point lors des inspections thermiques.
La caméra fonctionne dans la plage spectrale LWIR infrarouge à ondes longues d’environ 7,5 à 14 μm, où les conditions atmosphériques peuvent considérablement influencer la précision des mesures radiométriques.
En particulier, les niveaux d’humidité élevés introduisent une incertitude de mesure importante en raison des caractéristiques d’absorption et d’émission de la vapeur d’eau atmosphérique.
L’humidité présente dans l’air absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis par l’objet cible avant qu’il n’atteigne le détecteur, ce qui entraîne une réduction des températures apparentes de la cible, en particulier sur de longues distances.
Simultanément, la vapeur d’eau atmosphérique émet un rayonnement infrarouge qui contribue à une énergie thermique supplémentaire au signal du détecteur, ce qui peut fausser les valeurs de température calculées si les paramètres de compensation atmosphérique ne sont pas correctement configurés.
Une humidité élevée peut également réduire le contraste thermique, dégrader la clarté de l’image et réduire la visibilité des anomalies thermiques. Ces effets deviennent de plus en plus importants à mesure que la distance de mesure augmente, amplifiant ainsi l’erreur radiométrique.
Par conséquent, des mesures thermographiques précises à longue portée nécessitent une attention particulière aux paramètres environnementaux, notamment l’humidité relative, la température ambiante, la distance cible, la température apparente réfléchie et l’émissivité cible, afin de garantir une analyse thermique et une interprétation des données fiables.
L’éruption épisodique actuelle au sommet de Kilauea a fourni aux volcanologues l’un des exemples modernes les plus clairs de cycles répétitifs de précurseurs de fontaine de lave jamais documentés dans un volcan basaltique à évent ouvert.
La séquence d’éruption, qui a débuté en décembre 2024 dans le cratère Halema™uma™u, se caractérise par des périodes alternées de quiescence, d’inflation, d’accumulation de gaz et de décharge rapide en haute fontaine.
Immédiatement avant un épisode de fontaine de lave, plusieurs signaux précurseurs sont constamment observés par l’Observatoire hawaïen du volcan.
Le précurseur géophysique le plus important est le gonflage rapide des sommets, enregistré par des tiltmètres autour de la caldeira. Pendant les périodes de repos, le magma continue à monter et à s’accumuler sous le réservoir du sommet, provoquant une déformation extérieure mesurable de l’édifice volcanique.
À mesure que la pression magma augmente, le tremblement volcanique de bas niveau s’intensifie et la sismicité peu profonde augmente généralement sous l’halèmeumau.
Un autre précurseur hautement diagnostique est l’apparition d’une éclaboussure de bas niveau ou d’une fontaine de dôme au niveau d’un ou des deux évents en éruption. Des heures ou des jours avant le début des principales fontaines de lave, les observateurs documentent fréquemment les débordements de lave faibles, les explosions intermittentes, l’éclat de l’évent incandescent et les petites impulsions de fontaine.
Elles représentent la première arrivée d’un magma de plus en plus riche en gaz dans le système de conduits peu profonds. HVO note à plusieurs reprises que ces événements précurseurs de bas niveau peuvent se poursuivre pendant de nombreuses heures avant de passer à des fontaines durables de centaines de mètres de haut.
La plate-forme d'imagerie thermique FLIR T865 équipée du téléobjectif infrarouge f = 70 mm 6° en option est un système de détection radiométrique longue portée haute résolution capable de prendre en charge les investigations thermiques quantitatives dans les environnements industriels, géothermiques et volcanologiques.
La caméra intègre un détecteur à microbolomètre non refroidi de 640 × 480 avec un pas de pixel de 12 μm et est spécialement conçue pour la thermographie de précision dans les applications nécessitant une observation thermique longue distance et des mesures radiométriques.
Le téléobjectif 6° × 4,5° en option augmente considérablement la résolution spatiale à de longues distances de recul en rétrécissant le champ de vision et en concentrant le champ de vision instantané du détecteur IFOV sur une zone cible plus petite.
La configuration du téléobjectif à champ étroit représente donc un compromis entre le grossissement spatial et la couverture situationnelle.
Les objectifs grand angle standard fournis avec la plate-forme T-865 offrent une perception plus large de la situation thermique adaptée à la surveillance générale et aux études à courte portée, tandis que l’objectif de 70 mm à 6° est optimisé pour le ciblage thermique haute résolution à de longues distances.
Cette capacité est particulièrement avantageuse pour les opérations de surveillance volcanique dangereuses où des distances de sécurité sont requises pour atténuer l’exposition à l’éjection balistique, aux gaz volcaniques, aux terrains instables et aux flux de chaleur radiants élevés.
Lorsqu'elle est intégrée à des ensembles de données complémentaires, notamment la sismicité, les mesures de flux de gaz, la surveillance de la déformation, les observations infrarouges, la cartographie thermique des drones et la télédétection par satellite, la FLIR T865 équipée d'un téléobjectif de 70 mm peut contribuer de manière substantielle à l'évaluation multidisciplinaire des risques volcaniques, à la caractérisation des éruptions, à l'inspection des infrastructures géothermiques et à l'acquisition d'informations thermiques à longue portée.
L'imagerie thermique radiométrique continue utilisant des systèmes infrarouges longue portée tels que la caméra thermique FLIR T865 équipée d'objectifs radiométriques téléobjectif constitue une méthode efficace pour documenter quantitativement ces fluctuations morphologiques rapides en temps quasi réel.
Le cadre de surveillance volcanique idéal exploite plusieurs composants collectivement.
Pour ce flux de travail opérationnel de surveillance du flux de lave, les scientifiques et les responsables de la sécurité exploitent plusieurs stratégies éprouvées, combinant la configuration de la caméra, l’étalonnage radiométrique, le déploiement sur le terrain et l’interprétation des données.
La T865 est mieux utilisée comme station de surveillance radiométrique fixe et répétable plutôt que comme caméra portable.
Son détecteur IR de 640 × 480, sa plage spectrale de 7,5 à 14 μm, sa capacité d’enregistrement radiométrique et ses objectifs à champ étroit en option le rendent parfaitement adapté à la documentation des marges de lave actives, de l’avance en flux avant, des éruptions, des tubes de lave, de la formation de croûte et des modèles de refroidissement post-fontaine.
Les ensembles de données thermiques radiométriques permettent de mesurer les températures des parois d’évent, l’intensité thermique de la fontaine, la propagation du flux de lave, l’accumulation d’éclaboussures, le développement de ruptures thermiques et la migration spatiale des voies de dégazage, tout en permettant simultanément une comparaison avec les ensembles de données de surveillance sismique, de déformation, d’émission de gaz et infrasonique.
L’utilisation de l’imagerie thermique haute résolution est particulièrement utile dans des conditions de visibilité limitée causées par l’obscurité, les émissions de gaz volcaniques, les cendres ou la vapeur condensée, où les observations optiques conventionnelles peuvent être considérablement altérées.
Pour le suivi du flux de lave, placez la caméra sur un trépied stable à une vue sûre avec une vue claire du sol du cratère ou du champ de flux.
Utilisez l’objectif 6° ou 14° pour les avants et les évents d’écoulement distants, et un objectif plus large pour un contexte plus large.
Chez K. Lauea, un « épisode » ne signifie pas une éruption complètement distincte. L’éruption continue au sommet se comporte en cycles : le magma et la recharge de gaz sous le sommet, la pression augmente, la fontaine de lave commence et le système se dégonfle lorsque le magma est libéré. Lorsque la fontaine disparaît, le sommet recommence à se gonfler au fur et à mesure que le cycle suivant se développe.
Au moment de cette étude sur le terrain, cette séquence avait été répétée des dizaines de fois. Les épisodes 40, 44 et 45 ont donc offert trois instantanés de la même éruption en évolution, et l’occasion de comparer la façon dont les changements de hauteur de fontaine, de durée, de sortie de lave et de comportement d’évent apparaissaient dans l’enregistrement thermique.
Les images thermiques, ainsi que les photographies et vidéos associées recueillies à l’aide de la T865, soutiennent les enquêtes en cours sur les variations de hauteur des fontaines de lave et la dynamique des liquides de lave pendant les épisodes actifs de fontaine de lave qui se produisent dans le cratère Halema™uma™u à Kilauea.
L’épisode n° 40 de l’éruption en cours du sommet de Kilauea a eu lieu le 12 janvier 2026 et représentait un événement important de la fontaine de lave dans la séquence épisodique d’éruption actuelle à Halema™uma™u.
La fontaine de lave durable a commencé le matin et s’est poursuivie jusqu’à environ 1804 HST, produisant un épisode de torche d’une durée de près de 10 heures.
L’éruption était dominée par l’activité de l’évent nord, qui générait des fontaines de lave durables atteignant environ 250 m (820 pi) au-dessus de l’évent.
Les observations indiquent qu’environ 60 % du sol du cratère a été resurfacé par de la lave fraîche pendant l’épisode, démontrant le volume important de magma éclaté malgré les hauteurs modérées de la fontaine par rapport aux autres événements de la séquence.
L’épisode n° 44 de l’éruption en cours du sommet de Kilauea a commencé à 11 h 10 HST le 9 avril 2026 et s’est terminé à 19 h 41 HST le même jour, donnant une durée totale d’éruption d’environ 8 heures et 31 minutes.
L’activité ruptive pendant l’épisode 44 était dominée par l’évent nord, qui générait des fontaines de lave durables atteignant une hauteur maximale d’environ 240 m (800 pi) au-dessus de l’évent.
L’activité effusive associée à l’épisode 44 a produit environ 5,8 × 106 m3 de lave et a resurfacé environ 50 % du plancher du cratère Halema™uma™u.
L’analyse effectuée par l’Observatoire hawaïen du volcan a indiqué que l’éruption atteignait des taux d’épanchement de pointe proches de 390 m3 s−1 près de 1 230 HST, tandis que le taux de décharge moyen tout au long de l’éruption était d’environ 189 m3 s−1.
Ces valeurs démontrent qu’une puissance de sortie significative peut être maintenue même pendant les épisodes caractérisés par des hauteurs de fontaine relativement modérées.
L’épisode 45 de l’éruption en cours du sommet de Kilauea s’est produit le 23 avril 2026 et représentait un événement de fontaine de lave d’intensité modérée dans la séquence plus large d’activité épisodique d’éruption survenant à Halema™uma™u.
L’activité d’éruption soutenue s’est poursuivie pendant environ 8,5 heures avant de se terminer à 1001 HST, après quoi les données de surveillance ont indiqué un retour à des niveaux inférieurs de troubles.
Fontaines de lave soutenues provenant de l’évent nord, générant des hauteurs de fontaine généralement inférieures à 300 m (1 000 pi), avec une hauteur maximale documentée d’environ 265 m (870 pi).
La fontaine a alimenté un vaste réseau de flux de lave canalisés qui se sont propagés vers le nord à partir de l’évent avant de se ramifier sur de grandes portions du cratère d’Halema-uma-u.
Les observations post-éruption ont révélé un système de transport de lave bien développé qui distribuait la lave dans le secteur est du cratère et a finalement resurfacé environ 50 % du plancher du cratère avec de la lave nouvellement déplacée.
Les évaluations quantitatives indiquent que l’épisode 45 a produit un volume de lave en éruption d’environ 5,2 × 106 m3 (6,8 × 106 yd3).
Ces valeurs démontrent que les hauteurs de fontaine relativement modérées peuvent néanmoins être associées à des volumes de torchage importants lorsqu’elles sont maintenues sur de longues périodes.
Tout d’abord, avec certitude, j’aimerais reconnaître M. Rickard Lindvall et M. Hans Skutberg pour leur soutien continu de Teledyne FLIR en Suisse.
Sans eux, ils sont coordonnés pour soutenir les capacités de travail sur le terrain de la conception de la recherche, le projet n’aurait tout simplement pas été possible.
C’est grâce à l’équipe de direction de Teledyne FLIR qui exploite la créativité dans des solutions scientifiques réalisables qui résolvent les problèmes du monde réel aujourd’hui avec les technologies émergentes que les différents aspects dynamiques de notre environnement peuvent être plus faciles à rechercher et à comprendre.
L’utilisation de la FLIR T-865 lors de l’éruption de Kilauea était l’un des équipements les plus pertinents, et les données obtenues ont été utilisées par l’équipe de direction du parc national des volcans Hawai’i et le responsable de la sécurité pour leurs réponses continues en matière de sécurité publique et d’atténuation des risques.
De plus, je souhaiterais remercier sincèrement Sierra McDaniel, la coordinatrice de recherche sur le travail de terrain du parc national des volcans d’Hawaï, pour son dévouement et sa détermination envers les nombreuses équipes de recherche et les projets qui se déroulent sur le territoire du parc national pendant le cycle d’éruption de Kilauea en cours et la fermeture du gouvernement américain en 2025.
Comme toujours, il reste important pour moi de remercier les volcanologues et les scientifiques atmosphériques pour leur point de vue neutre sur ces articles interdisciplinaires, car OVSICORI-UNA et LAQAT-UNA ont tous deux été inestimables pour l’interprétation scientifique des données recueillies pendant les campagnes de travail sur le terrain.
L’article était le résultat d’un effort de groupe coordonné de divers professionnels scientifiques et technologiques, et c’est la performance synergique qui exploite les passions des gens et fait ressortir le meilleur que nous avons tous à offrir les uns les autres.
