Lettura di K-lauea in modalità Calore: Come FLIR T865 trasforma l'attività vulcanica in dati misurabili
Compilazione tecnica di un caso di studio sul campo e analisi dei dati utilizzando la termocamera T865 e un obiettivo IR da 70 mm 6°
L'imaging radiometrico o le immagini termiche a infrarossi che misurano la temperatura assoluta sono uno dei più potenti strumenti di rilevamento remoto disponibili per gli osservatori vulcanici. A differenza delle telecamere standard, trasforma il calore in dati quantitativi, rendendolo ideale per rilevare lievi cambiamenti che spesso precedono eruzioni o cambiamenti nel comportamento di degassamento.
I sensori radiometrici misurano i valori di temperatura a livello di pixel, non solo la luminosità relativa. Ciò consente agli osservatori vulcanici come USGS, Hawaiian Volcano Observatory o INGV di costruire set di dati temporali sul comportamento termico tra bocchette, fessure e strutture di pennacchi.
La FLIR T865 è stata collaudata sul campo per la raccolta di dati di quantificazione degli episodi periodici di eruzione del vulcano Kilauea all'interno del Parco Nazionale dei Vulcani delle Hawaii.
I set di dati raccolti possono continuare le misure di supporto di: sistemi di previsione delle eruzioni e di rilevamento precoce delle avvertenze, quantificazione del degassamento e dinamica dei pennacchi, monitoraggio del flusso di lava e mappatura dei rischi, sicurezza pubblica e gestione dei rischi, potenziale sfruttamento dei componenti per un’integrazione multi-scopo/multi-piattaforma per una varietà di applicazioni gestite collettivamente.
Ciò che l'imaging radiometrico cattura effettivamente può costituire un set di dati preziosi per scienziati e osservatori vulcanici, insieme ai funzionari per la mitigazione dei pericoli e la sicurezza incaricati di gestire il sito durante un'eruzione.
L'imaging radiometrico trasforma il monitoraggio del vulcano dall'osservazione qualitativa all'intelligenza termica quantitativa. Supporta il rilevamento precoce delle eruzioni cutanee con un'analisi di degassamento più accurata, oltre alle funzionalità di mappatura dei rischi in tempo reale, che sono immagini termiche IR basate sui dati che possono essere utilizzate per decisioni di gestione della pubblica sicurezza.
Se integrata con sistemi droni, sensori di gas e modelli IA, diventa una tecnologia fondamentale per gli osservatori vulcanici di nuova generazione e i framework di mitigazione dei rischi.
Al Parco Nazionale dei Vulcani di Hawai’i, speriamo di acquisire immagini aeree a complemento di USGS e HVO con sensori RGB (rosso, verde,blu) ad alta risoluzione e misurazioni IR (infrarosso) con una termocamera T865 e un obiettivo IR specializzato [f=70 mm (6°)] in grado di acquisire immagini/misurazioni termiche accurate da -20 °C a 500 °C in generale con capacità di zoom, a seconda delle condizioni atmosferiche. Esistono due intervalli per la termocamera: -20 °C ~ 150 °C e 0 °C ~ 500 °C.
La termocamera FLIR T865 è uno strumento di ispezione senza contatto progettato per la valutazione sicura ed efficiente di apparecchiature elettriche e meccaniche critiche in ambienti di utility e produzione. Il blocco ottico orientabile a 180° consente agli operatori di condurre ispezioni con maggiore comfort e accessibilità in luoghi difficili.
Dotata di funzionalità avanzate, la termocamera fornisce misurazioni di temperatura estremamente accurate fino a -40 °C, con livelli di precisione fino a ±1 °C o ±1%. Ulteriori funzioni, come il miglioramento del contrasto 1-Touch Level/Span e l'autofocus laser-assistito, garantiscono una nitidezza dell'immagine costante e un'analisi termica affidabile.
La T-865 può anche essere abbinata a un obiettivo FOV a doppio campo visivo FLIR Flex View, consentendo agli utenti di passare istantaneamente tra modalità di scansione wide-area e teleobiettivo per una maggiore flessibilità operativa. In alternativa, è possibile utilizzare un obiettivo a infrarosso FOV con campo visivo di 6° per ispezionare piccoli bersagli da distanze estese.
La termocamera FLIR T865 incorpora un sistema di autofocus laser-assistito progettato per migliorare l'accuratezza di acquisizione del bersaglio e le prestazioni di messa a fuoco durante le ispezioni termiche.
La termocamera opera entro la gamma spettrale LWIR a infrarosso a onde lunghe di circa 7,5-14 μm, dove le condizioni atmosferiche possono influenzare significativamente l’accuratezza della misurazione radiometrica.
In particolare, livelli elevati di umidità introducono una notevole incertezza di misurazione a causa delle caratteristiche di assorbimento ed emissione del vapore acqueo atmosferico.
L'umidità presente nell'aria assorbe una porzione della radiazione infrarossa emessa dall'oggetto bersaglio prima che raggiunga il rilevatore, con conseguente riduzione della temperatura apparente del bersaglio, specialmente su lunghe distanze.
Allo stesso tempo, il vapore acqueo atmosferico emette radiazioni infrarosse che contribuiscono ad aggiungere energia termica al segnale del sensore, distorcendo potenzialmente i valori di temperatura calcolati se i parametri di compensazione atmosferica non sono configurati correttamente.
L'umidità elevata può anche ridurre il contrasto termico, degradare la nitidezza dell'immagine e ridurre la visibilità delle anomalie termiche. Questi effetti diventano sempre più significativi con l'aumentare della distanza di misurazione, amplificando così l'errore radiometrico.
Di conseguenza, misurazioni termografiche accurate a lungo raggio richiedono un’attenta considerazione dei parametri ambientali, tra cui umidità relativa, temperatura ambiente, distanza target, temperatura apparente riflessa ed emissività target, al fine di garantire un’analisi termica e un’interpretazione dei dati affidabili.
L’attuale eruzione episodica del vertice di Kilauea ha fornito ai vulcanisti uno degli esempi più chiari e moderni di cicli ripetitivi di precursori di fontanamento della lava mai documentati in un vulcano basale a foro aperto.
La sequenza di eruzione, iniziata nel dicembre 2024 all’interno del cratere Halema-uma-u, è caratterizzata da periodi alternati di quiescenza, inflazione, accumulo di gas e rapida scarica ad alta formazione.
Immediatamente prima di un episodio di fountaining lavico, l'Osservatorio hawaiano del vulcano osserva costantemente diversi segnali precursori.
Il precursore geofisico più importante è il gonfiaggio rapido della cima, registrato da inclinatori intorno alla caldera. Durante i periodi di riposi, il magma continua a salire e ad accumularsi sotto il serbatoio della cima, causando una deformazione misurabile verso l’esterno dell’edificio vulcanico.
Con l’aumento della pressione del magma, il tremore vulcanico di basso livello si intensifica e la sismicità superficiale aumenta comunemente sotto Halema -uma -u.
Un altro precursore altamente diagnostico è l’insorgenza di spruzzi di basso livello o di fontane a cupola in corrispondenza di uno o entrambi gli sfiati eruttivi. Da ore a giorni prima che inizino le principali fontane di lava, gli osservatori spesso documentano deboli traboccamenti di lava, raffiche intermittenti di schizzi, bagliore di sfiato incandescente e piccoli impulsi di fontana.
Questi rappresentano il primo arrivo di un magma sempre più ricco di gas nel sistema di condotti poco profondi. HVO osserva ripetutamente che questi eventi precursori di basso livello possono continuare per molte ore prima della transizione verso fontane sostenute alte centinaia di metri.
La piattaforma termografica FLIR T865 dotata di teleobiettivo a infrarossi opzionale f = 70 mm 6° rappresenta un sistema di rilevamento radiometrico ad alta risoluzione a lungo raggio in grado di supportare indagini termiche quantitative in ambienti industriali, geotermici e vulcanici.
La termocamera integra un rilevatore a microbolometro non raffreddato 640 × 480 con un pixel pitch di 12 μm ed è specificamente progettata per la termografia di precisione in applicazioni che richiedono l'osservazione termica a lunga distanza e la misurazione radiometrica.
Il teleobiettivo opzionale da 6° × 4,5° aumenta sostanzialmente la risoluzione spaziale a lunghe distanze distanziate, restringendo il campo visivo e concentrando il campo visivo istantaneo del sensore IFOV su un'area target più piccola.
La configurazione con teleobiettivo a campo ristretto rappresenta quindi un compromesso tra ingrandimento spaziale e copertura situazionale.
Gli obiettivi grandangolari standard forniti con la piattaforma T-865 forniscono una maggiore consapevolezza del contesto termico, adatta per il monitoraggio generale e le ispezioni a distanza ravvicinata, mentre l'obiettivo da 70 mm a 6° è ottimizzato per il targeting termico ad alta risoluzione a distanze estese.
Questa capacità è particolarmente vantaggiosa per le operazioni di monitoraggio vulcanico pericolose in cui sono necessarie distanze di sicurezza per mitigare l’esposizione a eiettori balistici, gas vulcanici, terreni instabili e flusso di calore radiante elevato.
Se integrato con set di dati complementari, tra cui sismicità, misurazioni del flusso di gas, monitoraggio delle deformazioni, osservazioni a infrarossi, mappatura termica dei droni e rilevamento remoto satellitare, FLIR T865 dotata di teleobiettivo da 70 mm può contribuire sostanzialmente alla valutazione multidisciplinare dei rischi vulcanici, alla caratterizzazione delle eruzioni, all'ispezione delle infrastrutture geotermiche e all'acquisizione di informazioni termiche a lungo raggio.
La termografia radiometrica continua che utilizza sistemi a infrarossi a lungo raggio, come la termocamera FLIR T865 dotata di teleobiettivi radiometrici, fornisce un metodo efficace per documentare quantitativamente queste rapide fluttuazioni morfologiche in tempo quasi reale.
Il framework di monitoraggio vulcanico ideale sfrutta più componenti collettivamente.
Per questo flusso di lavoro operativo di monitoraggio del flusso lavico, scienziati e funzionari della sicurezza sfruttano molteplici strategie collaudate, combinando configurazione della termocamera, calibrazione radiometrica, implementazione sul campo e interpretazione dei dati.
La T865 viene utilizzata al meglio come stazione di monitoraggio radiometrica fissa e ripetibile, piuttosto che solo come videocamera portatile.
Il suo sensore IR 640 × 480, la portata spettrale di 7,5–14 μm, la capacità di registrazione radiometrica e gli obiettivi opzionali a campo stretto lo rendono adatto per documentare margini di lava attivi, avanzamento flusso-anteriore, eruzioni cutanee, tubi di lava, formazione di croste e schemi di raffreddamento post-stimola.
I set di dati termici radiometrici consentono la misurazione di temperature delle pareti di sfiato, intensità termica della fontana, propagazione del flusso di lava, accumulo di schizzi, sviluppo di interruzioni termiche e migrazione spaziale dei percorsi di degassamento, consentendo al contempo il confronto con i set di dati sismici, di deformazione, di emissione di gas e di monitoraggio infrasonico.
L'uso della termografia ad alta risoluzione è particolarmente prezioso in condizioni di visibilità limitata causata da oscurità, emissioni di gas vulcanico, cenere o vapore condensato, dove le osservazioni ottiche convenzionali possono essere significativamente compromesse.
Per il tracciamento del flusso di lava, posizionare la termocamera su un treppiede stabile in una vista sicura, con una visione chiara del pavimento del cratere o del campo di flusso.
Utilizza l’obiettivo da 6° o 14° per i fronti e le prese d’aria distanti e un obiettivo più ampio per un contesto più ampio.
In Kφlauea, un “episodio” non significa un’eruzione completamente separata. L’eruzione della cima si comporta in cicli: magma e gas si ricaricano sotto la cima, si accumula pressione, inizia la fontana della lava e il sistema si sgonfia man mano che il magma viene rilasciato. Quando la fontana svanisce, la vetta ricomincia a gonfiarsi man mano che si sviluppa il ciclo successivo.
Al momento di questo studio sul campo, quella sequenza era stata ripetuta decine di volte. Gli episodi 40, 44 e 45 hanno quindi offerto tre istantanee della stessa eruzione in evoluzione, e l'opportunità di confrontare come i cambiamenti nell'altezza, nella durata, nell'uscita della lava e nel comportamento dello sfiato della fontana sono apparsi nel record termico.
Le immagini termiche, insieme alle fotografie e ai video associati raccolti utilizzando la T865, supportano le indagini in corso sulle variazioni nelle altezze delle fontane di lava e nelle dinamiche dei fluidi lavici durante gli episodi attivi di fontana di lava che si verificano all’interno del Cratere Halema -uma u di Kilauea.
L’episodio 40 di fontana lavica dell’attuale eruzione del summit di Kilauea si è verificato il 12 gennaio 2026 e ha rappresentato un evento significativo di fontana lavica all’interno dell’attuale sequenza episodica di eruzione presso Halema-uma-u.
Le fontane di lava sostenute sono iniziate durante le ore mattutine e sono proseguite fino a circa il 1804 HST, producendo un episodio di eruzione della durata di quasi 10 ore.
L’eruzione è stata dominata dall’attività nella bocchetta settentrionale, che ha generato fontane di lava sostenute che raggiungono circa 250 m (820 piedi) sopra la bocchetta.
Le osservazioni indicano che circa il 60% del pavimento del cratere è stato riemerso da lava fresca durante l’episodio, dimostrando il notevole volume di magma eruttato nonostante le moderate altezze delle fontane rispetto ad altri eventi della sequenza.
L’episodio di fontana lavica n. 44 dell’attuale eruzione del vertice di Kilauea è iniziato alle 1110 HST del 9 aprile 2026 e si è concluso alle 1941 HST dello stesso giorno, con una durata totale dell’eruzione di circa 8 ore e 31 minuti.
L’attività eruttiva durante l’Episodio 44 è stata dominata dalla bocchetta settentrionale, che ha generato fontane di lava sostenute che hanno raggiunto un’altezza massima di circa 240 m (800 piedi) sopra la bocchetta.
L’attività efficace associata all’Episodio 44 ha prodotto circa 5,8 × 106 m3 di lava e ha ristrutturato circa il 50% del pavimento cratere di Halema-uma-u.
L’analisi condotta dall’Osservatorio hawaiano del vulcano ha indicato che l’eruzione ha raggiunto tassi di picco di effusione vicini a 390 m3 s−1 vicino a 1230 HST, mentre il tasso medio di scarica durante l’eruzione era di circa 189 m3 s−1.
Questi valori dimostrano che è possibile mantenere una produzione eruttiva significativa anche durante gli episodi caratterizzati da altezze delle fontane relativamente moderate.
L’episodio 45 dell’attuale eruzione del vertice di Kilauea si è verificato il 23 aprile 2026 e ha rappresentato un evento di fontana lavica a intensità moderata all’interno della più ampia sequenza di attività eruttiva episodica che si è verificata ad Halema-uma-u.
L’attività eruttiva sostenuta è proseguita per circa 8,5 ore prima di concludersi a 1001 HST, dopodiché i dati di monitoraggio hanno indicato un ritorno a livelli inferiori di disordini.
La fontana di lava sostenuta proveniente dallo sfiato nord ha generato altezze della fontana generalmente inferiori a 300 m (1000 ft), con un'altezza massima documentata di circa 265 m (870 ft).
La fontana ha alimentato un'ampia rete di flussi lavici canalizzati che si propagavano a nord dalla bocchetta prima di diramarsi attraverso grandi porzioni del piano cratere di Halema-uma-u.
Le osservazioni post-eruption hanno rivelato un sistema di trasporto della lava ben sviluppato che ha distribuito la lava in tutto il settore orientale del cratere e, in ultima analisi, ha ristrutturato circa il 50% del pavimento del cratere con lava appena sostituita.
Le valutazioni quantitative indicano che l'Episodio 45 ha prodotto un volume di lava eruttata di circa 5,2 × 106 m3 (6,8 × 106 yd3).
Questi valori dimostrano che le altezze relativamente moderate delle fontane possono tuttavia essere associate a volumi di eruzione sostanziali se sostenute per periodi prolungati.
Prima di tutto, con certezza, vorrei riconoscere il Sig. Rickard Lindvall e il Sig. Hans Skutberg per il loro continuo supporto da parte di Teledyne FLIR in Svizzera.
Con l’esclusione, sono impegnati in modo coordinato per supportare le capacità di lavoro sul campo del progetto di ricerca che il progetto non sarebbe stato possibile.
È grazie al team di gestione guidato da Teledyne FLIR che sfrutta la creatività in soluzioni scientifiche fattibili che oggi risolvono i problemi del mondo reale con tecnologie emergenti che i vari aspetti dinamici del nostro ambiente possono essere più facili da ricercare e comprendere.
L'utilizzo della FLIR T-865 all'eruzione di Kilauea è stato uno dei componenti più approfonditi dell'attrezzatura e i dati risultanti sono stati utilizzati dal team di gestione del Parco Nazionale dei Vulcani delle Hawaii e dal funzionario della sicurezza per le loro continue risposte alla sicurezza pubblica e alla mitigazione dei rischi.
Inoltre, vorrei estendere un sincero “grazie” a Sierra McDaniel, la coordinatrice della ricerca sul campo per il Parco Nazionale dei Vulcani delle Hawaii, per la sua dedizione e determinazione nei confronti dei numerosi team di ricerca e progetti che si svolgono all’interno del territorio del parco nazionale durante il ciclo di eruzione di Kilauea e la chiusura del governo degli Stati Uniti nel 2025.
Come sempre, per me è importante ringraziare i vulcaniologi e gli scienziati atmosferici per la loro neutrale prospettiva su questi articoli interdisciplinari, in quanto sia OVSICORI-UNA che LAQAT-UNA sono stati preziosi per l’interpretazione scientifica dei dati raccolti durante le campagne sul campo.
L'articolo è stato il risultato di uno sforzo coordinato di gruppo da parte di vari professionisti scientifici e tecnologici ed è la performance sinergica che sfrutta le passioni delle persone e dà il meglio che tutti noi abbiamo da offrire.
