Leitura de K.lauea no calor: Como a FLIR T865 Transforma a Atividade Vulcânica em Dados Mensuráveis
Uma Compilação Técnica do Estudo de Caso de Trabalho de Campo e Análise de Dados usando a Câmera Termográfica T865 e a lente IV de 6° de 70 mm
Imagens radiométricas ou imagens termográficas de infravermelho que medem a temperatura absoluta são uma das ferramentas de detecção remota mais poderosas disponíveis para observatórios vulcânicos. Ao contrário das câmeras visuais padrão, ele transforma calor em dados quantitativos, tornando-o ideal para detectar mudanças sutis que muitas vezes precedem erupções ou mudanças no comportamento de desgaseificação.
Os sensores radiométricos medem valores de temperatura no nível de pixel, não apenas o brilho relativo. Isso permite que observatórios vulcânicos, como USGS, Hawaiian Volcano Observatory ou INGV, criem conjuntos de dados de série temporal de comportamento térmico em aberturas, fissuras e estruturas de pluma.
A FLIR T865 agora foi testada em campo na coleta de dados de quantificação dos episódios periódicos de erupção do vulcão Kilauea dentro do Parque Nacional de Vulcões do Havaí nos EUA.
Os conjuntos de dados coletados podem continuar as medidas de apoio de: previsão de erupção e sistemas de detecção de alerta precoce, quantificação de desgaseificação e dinâmica de pluma, rastreamento de fluxo de lava e mapeamento de riscos, segurança pública e gerenciamento de riscos, potencial aproveitamento de componentes para uma integração multiuso/multiplataforma para uma variedade de aplicações gerenciadas coletivamente.
O que as imagens radiométricas realmente capturam pode representar conjuntos de dados valiosos para cientistas e observatórios vulcânicos, juntamente com a mitigação de riscos e funcionários de segurança encarregados de gerenciar o local durante uma erupção.
As imagens radiométricas transformam o monitoramento de vulcões a partir da inteligência térmica quantitativa de observação qualitativa. Ele suporta a detecção precoce de erupção com uma análise de desgaseificação mais precisa, juntamente com recursos de mapeamento de riscos em tempo real, que são imagens térmicas de IV orientadas por dados que podem ser usadas para decisões de gerenciamento de segurança pública.
Quando integrada a sistemas de drones, sensores de gás e modelos de IA, ela se torna uma tecnologia fundamental para observatórios vulcânicos e estruturas de mitigação de riscos de última geração.
No Parque Nacional de Vulcões do Havaí, esperamos obter imagens aéreas para complementar o USGS e a HVO com sensores de imagem RGB (vermelho, verde, azul) de alta resolução e medições de infravermelho (infravermelho) com uma câmera termográfica T865 e uma lente especializada [f=70 mm (6°)] de IV capaz de obter imagens/medições térmicas precisas que variam de -20 °C a 500 °C em geral com capacidade de zoom, dependendo das condições atmosféricas. Há duas faixas para a câmera termográfica -20 °C ~ 150 °C e 0 °C ~ 500 °C.
A câmera termográfica FLIR T865 é um instrumento de inspeção sem contato projetado para a avaliação segura e eficiente de equipamentos elétricos e mecânicos críticos em ambientes de serviços públicos e fabricação. Seu bloco óptico rotativo de 180° permite que os operadores realizem inspeções com maior conforto e maior acessibilidade em locais desafiadores.
Equipada com recursos avançados, a câmera fornece medições de temperatura altamente precisas de até -40 °C, com níveis de precisão de até ±1 °C ou ±1%. Recursos adicionais, como o aprimoramento de contraste 1-Touch Level/Span e o autofoco assistido por laser, garantem clareza de imagem consistente e análise térmica confiável.
A T-865 também pode ser emparelhada com uma lente FLIR Flex View Dual Field of View FOV, permitindo que os usuários alternem instantaneamente entre os modos de varredura de área ampla e teleobjetiva para maior flexibilidade operacional. Como alternativa, uma lente infravermelha de campo de visão de 6° pode ser utilizada para inspecionar alvos pequenos a longas distâncias.
A câmera termográfica FLIR T865 incorpora um sistema de foco automático assistido por laser projetado para melhorar a precisão da aquisição de alvos e melhorar o desempenho de foco durante inspeções térmicas.
A câmera opera dentro da faixa espectral LWIR de infravermelho de onda longa de aproximadamente 7,5 a 14 μm, onde as condições atmosféricas podem influenciar significativamente a precisão da medição radiométrica.
Em particular, os níveis elevados de umidade introduzem incerteza substancial de medição devido às características de absorção e emissão do vapor de água atmosférica.
A umidade presente no ar absorve uma parte da radiação infravermelha emitida pelo objeto alvo antes que ele atinja o detector, resultando em temperaturas alvo aparentes reduzidas, especialmente em longas distâncias.
Simultaneamente, o vapor de água atmosférica emite radiação infravermelha que contribui com energia térmica adicional para o sinal do detector, potencialmente distorcendo os valores de temperatura calculados se os parâmetros de compensação atmosférica não estiverem configurados corretamente.
A alta umidade também pode reduzir o contraste térmico, degradar a clareza da imagem e diminuir a visibilidade das anomalias térmicas. Esses efeitos se tornam cada vez mais significativos à medida que a distância de medição aumenta, amplificando assim o erro radiométrico.
Consequentemente, medições termográficas precisas de longo alcance exigem uma consideração cuidadosa dos parâmetros ambientais, incluindo umidade relativa, temperatura ambiente, distância do alvo, temperatura aparente refletida e emissividade do alvo, a fim de garantir análise térmica confiável e interpretação de dados.
A atual erupção episódica da cúpula em Kilauea proporcionou aos vulcanologistas um dos exemplos modernos mais claros de ciclos precursores repetitivos de fontes de lava já documentados em um vulcão basáltico de ventilação aberta.
A sequência de erupção, que começou em dezembro de 2024 dentro da cratera Halema-uma-u, é caracterizada por períodos alternados de quiescência, inflação, acúmulo de gás e descarga rápida de alta fonte.
Imediatamente antes de um episódio de fonte de lava, vários sinais precursores são consistentemente observados pelo Observatório de Vulcões do Havaí.
O precursor geofísico mais importante é a inflação rápida do pico, registrada por titômetros ao redor da caldeira. Durante os períodos de repouso, o magma continua subindo e se acumulando sob o reservatório do topo, causando deformação externa mensurável do edifício vulcânico.
À medida que a pressão do magma aumenta, o tremor vulcânico de baixo nível se intensifica e a sísmicidade rasa geralmente aumenta abaixo de Halema-uma-u.
Outro precursor altamente diagnóstico é o início de respingos de baixo nível ou chafariz de domo em um ou ambos os respiradouros eruptivos. Horas a dias antes do início das principais fontes de lava, os observadores frequentemente documentam transbordamentos fracos de lava, rajadas intermitentes de respingos, brilho incandescente do respiro e pequenos pulsos da fonte.
Elas representam a chegada mais precoce de um magma cada vez mais rico em gás no sistema de conduítes rasos. A HVO observa repetidamente que esses eventos precursores de baixo nível podem continuar por muitas horas antes da transição para fontes sustentadas a centenas de metros de altura.
A plataforma de imagens térmicas FLIR T865 equipada com a lente teleobjetiva infravermelha f = 70 mm 6° opcional representa um sistema de detecção radiométrica de longo alcance de alta resolução capaz de suportar investigações térmicas quantitativas em ambientes industriais, geotérmicos e vulcanológicos.
A câmera integra um detector de microbolômetro não refrigerado de 640 × 480 com um passo de pixel de 12 μm e foi projetada especificamente para termografia de precisão em aplicações que exigem observação térmica de longa distância e medição radiométrica.
A lente teleobjetiva opcional de 6° × 4,5° aumenta substancialmente a resolução espacial a longas distâncias de afastamento, estreitando o campo de visão e concentrando o campo de visão instantâneo do detector IFOV em uma área alvo menor.
Portanto, a configuração de teleobjetiva de campo estreito representa uma compensação entre a ampliação espacial e a cobertura situacional.
As lentes grande angulares padrão fornecidas com a plataforma T-865 fornecem uma consciência situacional térmica mais ampla, adequada para monitoramento geral e inspeções de curta distância, enquanto a lente de 70 mm 6° é otimizada para direcionamento térmico de alta resolução a distâncias estendidas.
Essa capacidade é particularmente vantajosa para operações de monitoramento vulcânico perigoso, onde distâncias seguras são necessárias para mitigar a exposição a ejetivas balísticas, gases vulcânicos, terreno instável e fluxo de calor radiante elevado.
Quando integrada a conjuntos de dados complementares, incluindo sísmica, medições de fluxo de gás, monitoramento de deformação, observações de infrassom, mapeamento térmico de drones e detecção remota por satélite, a FLIR T865 equipada com a lente teleobjetiva de 70 mm pode contribuir substancialmente para a avaliação multidisciplinar de riscos vulcânicos, caracterização de erupção, inspeção de infraestrutura geotérmica e aquisição de inteligência térmica de longo alcance.
As imagens térmicas radiométricas contínuas usando sistemas infravermelhos de longo alcance, como a câmera termográfica FLIR T865 equipada com lentes radiométricas telefoto, fornecem um método eficaz para documentar quantitativamente essas rápidas flutuações morfológicas quase em tempo real.
A estrutura ideal de monitoramento vulcânico aproveita vários componentes coletivamente.
Para esse fluxo de trabalho de monitoramento de fluxo de lava operacional, cientistas e agentes de segurança aproveitam várias estratégias comprovadas, combinando configuração da câmera, calibração radiométrica, implantação em campo e interpretação de dados.
A T865 é melhor usada como uma estação de monitoramento radiométrico fixa e repetível do que apenas como uma câmera portátil.
Seu detector IV de 640 × 480, faixa espectral de 7,5 a 14 μm, capacidade de gravação radiométrica e lentes de campo estreito opcionais o tornam adequado para documentar margens de lava ativas, avanço de frente de fluxo, rupturas, tubos de lava, formação de crosta e padrões de resfriamento pós-fonte.
Os conjuntos de dados térmicos radiométricos permitem a medição de temperaturas da parede de ventilação, intensidade térmica da fonte, propagação do fluxo de lava, acúmulo de respingos, desenvolvimento de ruptura térmica e migração espacial de vias de desgaseificação, permitindo simultaneamente a comparação com conjuntos de dados sísmicos, deformação, emissão de gás e monitoramento infrassônico.
O uso de imagens térmicas de alta resolução é particularmente valioso em condições de visibilidade limitada causadas por escuridão, emissões de gás vulcânico, cinzas ou vapor condensado, onde as observações ópticas convencionais podem ser significativamente prejudicadas.
Para rastreamento de fluxo de lava, coloque a câmera em um tripé estável em uma vista segura com uma visão clara do piso da cratera ou do campo de fluxo.
Use a lente de 6° ou 14° para saídas e saídas de fluxo distantes e uma lente mais ampla para contexto mais amplo.
Na K.lauea, um “episódio” não significa uma erupção completamente separada. A erupção contínua da cúpula se comporta em ciclos: recarga de gás e magma sob a cúpula, acúmulos de pressão, início da fonte de lava e o sistema esvazia à medida que o magma é liberado. Quando a fonte desaparece, a cúpula começa a inflar novamente à medida que o próximo ciclo se desenvolve.
No momento deste estudo de campo, essa sequência já havia repetido dezenas de vezes. Os episódios 40, 44 e 45, portanto, ofereceram três instantâneos da mesma erupção em evolução e uma oportunidade de comparar como as mudanças na altura, duração, saída de lava e comportamento de ventilação da fonte apareceram no registro térmico.
As imagens térmicas, juntamente com as fotografias e vídeos associados coletados usando a T865, apoiam investigações contínuas sobre variações nas alturas das fontes de lava e dinâmicas dos fluidos de lava durante os episódios ativos de fontes de lava que ocorrem dentro da cratera Halema-um-u em Kilauea.
O episódio n.o 40 da erupção da cúpula em andamento de Kilauea ocorreu em 12 de janeiro de 2026 e representou um evento significativo de lavagem de água dentro da sequência eruptiva episódica atual em Halema-uma-u.
A fonte de lava sustentada começou durante as horas matinais e continuou até aproximadamente 1.804 HST, produzindo um episódio eruptivo com duração de quase 10 horas.
A erupção foi dominada pela atividade no respiradouro norte, que gerou fontes de lava sustentadas que atingiram aproximadamente 250 m (820 pés) acima do respiradouro.
As observações indicam que aproximadamente 60% do piso da cratera foi ressurgido pela lava fresca durante o episódio, demonstrando o volume substancial de magma que irrompeu apesar das alturas moderadas da fonte em relação a outros eventos na sequência.
O episódio n.o 44 da erupção da cúpula em andamento de Kilauea começou às 1.110 HST em 9 de abril de 2026 e terminou às 1.941 HST no mesmo dia, produzindo uma duração eruptiva total de aproximadamente 8 horas e 31 minutos.
A atividade eruptiva durante o Episódio 44 foi dominada pelo respiradouro norte, que gerou fontes de lava sustentadas atingindo uma altura máxima de aproximadamente 240 m (800 pés) acima do respiradouro.
A atividade efusiva associada ao Episódio 44 produziu aproximadamente 5,8 × 106 m3 de lava e ressurgiu em aproximadamente 50% do piso da cratera Halema©uma©u.
A análise realizada pelo Observatório de Vulcões do Havaí indicou que a erupção atingiu taxas de pico de derrame próximas a 390 m3 s−1 perto de 1.230 HST, enquanto a taxa média de descarga durante a erupção foi de aproximadamente 189 m3 s−1.
Esses valores demonstram que a saída eruptiva significativa pode ser mantida mesmo durante episódios caracterizados por alturas relativamente moderadas da fonte.
O Episódio 45 da erupção da cúpula em andamento de Kilauea ocorreu em 23 de abril de 2026 e representou um evento de intensidade moderada de lava na sequência mais ampla de atividade eruptiva episódica que ocorreu em Halema©uma©u.
A atividade eruptiva sustentada continuou por aproximadamente 8,5 horas antes de terminar em 1001 HST, após o que os dados de monitoramento indicaram um retorno a níveis mais baixos de agitação.
Fontes de lava sustentadas a partir da ventilação norte geraram alturas de fontes geralmente abaixo de 300 m (1.000 pés), com uma altura máxima documentada de aproximadamente 265 m (870 pés).
A fonte alimentava uma extensa rede de fluxos de lava canalizados que se propagavam para o norte a partir do respiro antes de se ramificar em grandes partes do piso da cratera Halema-uma-u.
As observações pós-erupção revelaram um sistema de transporte de lava bem desenvolvido que distribuiu a lava por todo o setor leste da cratera e, em última análise, ressurgiu aproximadamente 50% do piso da cratera com lava recém-colocada.
As avaliações quantitativas indicam que o Episódio 45 produziu um volume de lava em erupção de aproximadamente 5,2 × 106 m3 (6,8 × 106 yd3).
Esses valores demonstram que as alturas relativamente moderadas da fonte podem, no entanto, estar associadas a volumes eruptivos substanciais quando mantidos por períodos prolongados.
Com certeza, em primeiro lugar, gostaria de reconhecer o Sr. Rickard Lindvall e o Sr. Hans Skutberg por seu apoio contínuo da Teledyne FLIR na Suíça.
Sem o esforço coordenado deles para apoiar os recursos de trabalho de campo do projeto de pesquisa, o projeto simplesmente não teria sido possível.
É por causa da equipe de gerenciamento orientada pela Teledyne FLIR que aproveita a criatividade em soluções científicas viáveis que estão resolvendo problemas do mundo real hoje com tecnologias emergentes que os vários aspectos dinâmicos do nosso ambiente podem ser mais fáceis de pesquisar e entender.
Usar a FLIR T-865 na erupção de Kilauea foi uma das peças de equipamento mais perspicazes e os dados resultantes foram usados pela equipe de gestão do Parque Nacional dos Vulcões do Havaí e pelo oficial de segurança por suas respostas contínuas de segurança pública e mitigação de riscos.
Além disso, gostaria de agradecer muito sincero a Sierra McDaniel, coordenadora de pesquisa de trabalho de campo do Parque Nacional de Vulcões do Havaí, por sua dedicação e determinação às muitas equipes de pesquisa e projetos que ocorrem dentro do território do parque nacional durante o ciclo de erupção de Kilauea e o fechamento do governo dos EUA em 2025.
Como sempre, é importante para mim agradecer aos vulcanologistas e cientistas atmosféricos por sua perspectiva neutra sobre esses artigos interdisciplinares, pois tanto o OVSICORI-UNA quanto o LAQAT-UNA têm sido inestimáveis para a interpretação científica dos dados coletados durante as campanhas de trabalho de campo.
O artigo foi resultado de um esforço coordenado em grupo de vários profissionais científicos e tecnológicos e é o desempenho sinergético que aproveita as paixões das pessoas e traz o melhor que todos temos para oferecer uns aos outros.
