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Les modèles numériques d’élévation (MNE) permettent de cartographier les modifications de la topographie d’un volcan
L’observation et la mesure des changements de la forme de la surface d’un volcan (topographie) aident les scientifiques à comprendre les processus qui provoquent à la fois la croissance et l’érosion des formes de relief. Les scientifiques créent des cartes très précises de la surface du sol appelées modèles numériques d’élévation (MNE). Deux ou plusieurs MNE couvrant la même zone sont utilisés pour surveiller les changements topographiques de plusieurs volcans américains. En comparant des MNE réalisés à des moments différents, les scientifiques peuvent calculer le volume de lave éjecté ou le taux de croissance du dôme d’un volcan actif, surveiller les changements au niveau des glaciers, mesurer l’épaisseur des coulées de débris, comprendre comment les sédiments sont transportés dans le lit d’une rivière ou d’un cours d’eau, et surveiller les changements de forme du canal.
Les MNE sont générés à partir de mesures topographiques tridimensionnelles effectuées à l’aide de techniques de télédétection, ce qui signifie que les dispositifs de mesure ou les capteurs ne sont pas en contact direct avec les objets mesurés. Par exemple, les MNE peuvent être réalisés à partir de photographies ou d’images satellites superposées prises de la surface du sol ou avec des instruments qui capturent des mesures d’élévation à haute résolution à l’aide de lasers.
Les MNE aident les scientifiques à localiser les sites de surveillance idéaux et à produire des cartes des risques volcaniques.
Sur plusieurs volcans, une analyse topographique utilisant les techniques du Système d’information géographique (SIG) a été utilisée pour déterminer les emplacements appropriés pour l’installation des stations d’instruments de surveillance. Les calculs SIG sont utilisés pour cartographier les voies de transmission radio pour les données à envoyer des sites de surveillance aux bureaux de l’Observatoire des volcans, pour déterminer l’emplacement optimal pour l’interaction du soleil avec les panneaux solaires, pour identifier les zones d’atterrissage des hélicoptères et pour mesurer la hauteur des canopées des arbres.
La modélisation est très importante pour comprendre les risques volcaniques. Ces modèles utilisent les MNE comme surface de base pour les simulations informatiques des écoulements pyroclastiques, des avalanches de débris, des lahars, des inondations et du transport sédimentaire des rivières. Les modèles permettent aux scientifiques de produire des cartes des risques volcaniques, de prévoir les inondations dues aux pluies, aux chutes de neige et aux débordements de lacs, et de réduire les impacts de l’accumulation de sédiments dans les rivières et les ruisseaux.
L’épisode de construction du dôme de 2004-2008 au mont Saint Helens peut être observé et mesuré avec ces deux modèles numériques d’élévation (MNE) développés avant et après l’épisode éruptif.
Les photographies numériques sont un moyen bon marché et rapide de créer des MNE.
Dans un processus appelé photogrammétrie, les scientifiques du PHV prennent des photographies numériques en superposition d’un volcan, qui peuvent être prises depuis l’air ou le sol. Grâce aux récents progrès de la technologie des caméras et des ordinateurs, ces images sont utilisées pour construire des MNE rapidement et avec précision. Cette méthode est similaire à la technique plus ancienne consistant à utiliser des caméras stéréo analogiques et à comparer des paires de photographies aériennes superposées prises au même moment. La collecte et le traitement des photographies pour créer des MNE peuvent être effectués à un coût relativement faible.
Les lasers peuvent être utilisés pour cartographier la surface du sol sous la végétation.
La technologie de détection et de télémétrie par la lumière (lidar) utilise des scanners laser pour mesurer l’élévation de la surface du sol, qui est utilisée pour générer des MNE à très haute résolution. Les lasers sont capables de pénétrer le couvert forestier jusqu’au sol, de sorte que, contrairement aux méthodes de photogrammétrie, les cartes réalisées à l’aide du lidar révèlent des caractéristiques de la surface terrestre qui sont masquées par les photographies numériques prises dans des zones à végétation dense ou forestières.
Les MNE lidar ont été utilisés pour localiser des failles jusqu’alors inconnues, cartographier des dépôts de coulées pyroclastiques et des eaux souterraines. La plupart des scanners lidar utilisent des lasers proches de l’infrarouge qui sont absorbés par l’eau, ce qui permet aux scientifiques de cartographier les caractéristiques des eaux de surface telles que les sources, les rivières et les lacs.
L’autoroute 504 est représentée en haut à droite.
Images lidar du cône Shastina, flanc ouest du mont Shasta, Californie. Les détails des coulées de lave et d’autres caractéristiques superficielles sont mieux visibles sur l’image de droite avec la végétation enlevée.
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