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Les récentes avancées dans la représentation tridimensionnelle des systèmes volcaniques offrent une nouvelle perspective pour la gestion des risques volcaniques. Une équipe de chercheurs de l’Université de Genève et de l’Institut National de Géophysique et de Volcanologie (INGV) en Italie a réussi à obtenir une image en 3D du volcan Vulcano, situé au nord de la Sicile. Cette prouesse a été possible grâce à l’utilisation conjointe de capteurs sismiques et d’intelligence artificielle. Ces travaux, publiés dans Nature Communications, marquent une étape significative dans la compréhension des structures volcaniques internes et pourraient à terme améliorer significativement la gestion des risques associés aux éruptions volcaniques.

La cartographie tridimensionnelle des volcans

Le travail exceptionnel réalisé par l’équipe de recherche a permis de créer une « photographie » en trois dimensions du volcan Vulcano. Ce volcan, situé sur une île au nord de la Sicile, est connu pour être entré dans une phase d’éveil fin 2021. Cette période d’activité est caractérisée par des phénomènes sismiques à très longue période, indiquant une circulation accrue de magma et de gaz à l’intérieur du système volcanique.

Pour réaliser cette cartographie, les chercheurs ont utilisé une technique innovante de tomographie par bruit ambiant sismique, assistée par un réseau nodal. L’utilisation de réseaux neuronaux a permis de traiter un volume massif de données sismiques, enregistrées par environ 200 capteurs sismiques portatifs déployés sur le terrain. Ces capteurs ont capté les vibrations naturelles du sol pendant un mois, sur une large gamme de fréquences.

Les données obtenues ont révélé que certaines ondes sismiques, dites secondaires, se propagent plus lentement dans les zones riches en fluides, permettant ainsi de détecter la présence de magma. Ce traitement des données a été possible grâce au superordinateur « Yggdrasil » de l’UNIGE, offrant une capacité de calcul suffisante pour gérer cette tâche complexe.

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Comprendre la dynamique interne des volcans

L’étude du volcan Vulcano a permis de mieux comprendre la dynamique interne du système volcanique. La modélisation réalisée a mis en évidence la répartition des fluides magmatiques dans la partie supérieure de la structure interne du volcan. Les chercheurs comparent cette avancée à la transition de l’échographie à l’IRM en médecine, soulignant le niveau de détail et de précision atteint.

Douglas Stumpp, doctorant à l’UNIGE et premier auteur de l’étude, souligne que la volcano-sismologie se concentrait jusqu’à présent principalement sur les signaux sismiques situés directement sous les volcans. Grâce à cette nouvelle approche, il est maintenant possible de visualiser en détail ce qui se passe en profondeur, même si chaque volcan présente des caractéristiques uniques.

Cette avancée technologique ouvre la voie à une meilleure compréhension des processus volcaniques profonds, offrant ainsi des perspectives prometteuses pour l’anticipation des éruptions.

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Vers une gestion des risques améliorée

Bien que ces résultats ne permettent pas encore de prédire avec certitude les éruptions volcaniques, ils constituent un pas en avant vers une gestion proactive des risques. L’objectif ultime serait de pouvoir traiter les données en temps réel, ce qui permettrait d’analyser en continu le comportement des différentes zones du système volcanique.

Une telle capacité de traitement en temps réel permettrait de concevoir des plans d’évacuation dynamiques et adaptables, en fonction de l’activité volcanique observée. Toutefois, le traitement rapide de volumes massifs de données reste un défi technique majeur. L’intégration de l’apprentissage machine et du deep learning, comme démontré dans cette étude, montre que cette perspective est désormais envisageable.

Douglas Stumpp souligne que l’amélioration de la vitesse de traitement des données est essentielle pour faire face à la nature imprévisible des éruptions volcaniques. Cette avancée pourrait offrir une marge de manœuvre précieuse pour les populations vivant à proximité des volcans actifs.

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Les défis de l’anticipation des éruptions volcaniques

Actuellement, plus de 1 500 volcans actifs sont répertoriés dans le monde, mais seulement 30 % d’entre eux sont bien étudiés. Plus de 800 millions de personnes vivent à proximité de ces géants souvent imprévisibles, rendant la recherche sur les dispositifs d’anticipation des éruptions cruciale.

Chaque volcan est unique, ce qui complique l’étude de leurs structures internes. Les zones où se préparent les éruptions sont souvent inaccessibles, rendant les études à grande échelle indispensables pour esquisser une image plus précise de ces phénomènes souterrains.

La collaboration internationale entre l’UNIGE et l’INGV, ainsi que l’utilisation des technologies de pointe, sont des étapes essentielles pour surmonter ces défis. Les avancées réalisées dans l’étude du volcan Vulcano pourraient inspirer des recherches similaires sur d’autres volcans, contribuant ainsi à une meilleure gestion des risques volcaniques à l’échelle mondiale.

Cette avancée dans la cartographie 3D des structures volcaniques internes est prometteuse pour l’avenir de la gestion des risques volcaniques. Alors que la technologie continue d’évoluer, comment ces nouvelles méthodes influenceront-elles notre capacité à anticiper et à réagir face aux éruptions volcaniques à l’avenir ?