Une éruption du Piton de la Fournaise vue depuis l’espace

En pratique, les cartes de SO₂ sont produites quotidiennement (ou 2 fois par jour à l’aide des capteurs dans l’infrarouge).

Le panache est identifié et sa masse estimée. Les réanalyses du champ de vent (ECMWF) autour du volcan servent ensuite à convertir cette masse en flux (tonnes/jour ou kg/s). Enfin, les résultats sont comparés aux mesures au sol réalisées par l’Observatoire Volcanologique (OVPF) au moyen de spectromètres UV déployés sur les flancs du Piton de La Fournaise, afin de valider et calibrer les estimations satellitaires.

L’approche satellitaire permet également de compléter les mesures au sol qui peuvent être défaillantes, notamment quand l’éruption s’intensifie et que le panache s’enrichit en cendres, ou que les conditions météorologiques sont défavorables. Ces estimations satellitaires ont ainsi été intégrées dans le bulletin de suivi de l’activité volcanique en temps de crise publié par l’OVPF pour l’éruption de 2022 (https://www.ipgp.fr/wp-content/uploads/2023/06/RA_OVPF_2022.pdf)

Lors de l’éruption de juillet 2023, les satellites ont détecté des panaches dès les premières heures. Les concentrations observées dépassaient parfois plusieurs dizaines de Dobson Units, équivalant à des milliers de tonnes de SO₂ émises par jour.

Ces flux ont montré de fortes variations, contrôlées par l’intensité du dégazage et de l’activité volcanique. Le panache s’est dispersé largement au-dessus de l’océan Indien, constituant une illustration des phénomènes de transport à longue distance des polluants volcaniques.

L’observation satellitaire du SO₂ présente un avantage considérable : elle offre une couverture globale, même dans les zones inaccessibles et dangereuses, et permet de détecter rapidement des émissions y compris lors d’activités explosives riches en cendres. La combinaison de plusieurs capteurs améliore la fréquence et la fiabilité des estimations.

En revanche, la résolution spatiale reste limitée : les faibles émissions diffuses à basse altitude peuvent passer inaperçues. La présence de nuages épais ou d’aérosols en grande quantité peut atténuer la détection. Enfin, l’estimation de la hauteur exacte du panache reste délicate, ce qui peut influencer le calcul des flux.

Le SO₂, qui coexiste souvent avec la cendre dans les panaches volcaniques et entraine une corrosion prématurée des turbines par l’acide sulfurique qu’il génère, est un paramètre suivi pour mieux évaluer l’impact des émissions volcaniques sur la sécurité aérienne. Les centres VAAC (Volcanic Ash Advisory Centres) s’appuient notamment sur ces données, en complément de simulations numériques, pour anticiper les déroutements de vols.

Les coûts de traitement et d’expertise sont relativement faibles par rapport aux économies réalisées, un seul déroutement aérien évité représentant déjà plusieurs millions d’euros. Connaître l’abondance de SO2 dans les basses couches de l’atmosphère est également crucial pour les autorités locales, afin de prévenir les risques sanitaires liés à la pollution de l’air d’origine volcanique.

Enfin, le SO2 se convertit en aérosols sulfatés lors de son trajet dans l’atmosphère. Ces petites particules entrainent des impacts sur le climat qui peuvent être majeurs pour des éruptions de très forte intensité atteignant la stratosphère.

Pour des éruptions plus modestes, cet impact sur le climat, quoique moins direct, est aussi scruté car les aérosols sulfatés peuvent modifier les propriétés des nuages.

Les missions satellitaires Sentinel-5P (programme Copernicus) et MetOp (EUMETSAT, en collaboration avec le CNES pour le développement des capteurs IASI) sont financées par l’Union européenne et ses États membres. En France, le CNES, le CNRS/INSU et l’infrastructure de recherche AERIS assurent la mise à disposition et le traitement des données.

Le développement de la plateforme VOLCPLUME a bénéficié du soutien de l’ANR dans le cadre du projet du même nom (https://anr.fr/Project-ANR-15-CE04-0003).

Le portail Volcano Space Observatory a été développé dans le cadre du projet Horizon Europe FAIR EASE (https://fairease.eu/kers/volcano-space-observatory).

L’OVPF-IPGP complète ces observations par des mesures de terrain, financées sur fonds nationaux.

La méthode est universelle : elle peut être appliquée à tout volcan dans le monde émettant du SO₂. Outre le Piton de La Fournaise, elle a été validée sur des sites très actifs comme l’Etna en Italie, et elle est déjà mise en œuvre sur plusieurs volcans, notamment en Argentine, au Costa Rica et aux Philippines.

Les principales limites résident dans la difficulté de détection d’émissions faibles à basse altitude, qui nécessitent des instruments plus sensibles installés au sol. Les conditions atmosphériques peuvent également affecter la qualité des restitutions.

Les perspectives sont très prometteuses. De futures missions de satellites en orbite basse (MetOp-SG) ou géostationnaire (Sentinel-4) offriront une observation plus raffinée de l’atmosphère, permettant un meilleur suivi des panaches volcaniques.

L’intégration avec les modèles de dispersion atmosphérique (CAMS, FLEXPART) renforcera les capacités d’alerte, en particulier pour le trafic aérien.

Enfin, dans le cadre du portail Volcano Space Observatory, des interfaces facilitant les analyses en temps quasi-réel multi-capteurs, intégrant SO₂, cendres, déformation du sol et données thermiques, permettront aux décideurs publics de disposer d’une vision globale et actualisée des crises volcaniques.