Cellule d’Intervention et d’Expertise Scientifique et Technique nouvelle génération : CIEST²

Synergie de la communauté française MDIS (Mesure des Déformations par Imagerie Spatiale) de ForM@Ter pour l‘interprétation et la compréhension des phénomènes géophysiques à partir de données spatiales : répondre rapidement lors d’une catastrophe naturelle.


La Cellule d’Intervention d’Expertise Scientifique et Technique (CIEST) avait été créée en France en 2005 via une convention entre six organismes nationaux (BRGM, CEA, INSU, IPGP, IRD, UCBL). L’objectif était d’étendre l’utilisation des moyens spatiaux, et en particulier les images SPOT acquises dans le cadre de la Charte Internationale « Espace et Catastrophes Majeures », pour la compréhension et l’étude des aléas géologiques.

En 2019, une trentaine de scientifiques français se sont déclaré intéressés par la réactivation de cette initiative sur la base de données Pléiades stéréo. Nous appelons ce revival CIEST² : CIEST nouvelle génération, qui se place désormais dans le cadre du pôle national de données et de services  dédié à la Terre Solide ForM@Ter.

 

CIEST² – nouvelle génération : principes

L’activation de la CIEST² peut être demandée suite à une activation de la Charte ou si un intérêt pour un événement géophysique est manifesté par un scientifique issu d’un laboratoire français et membre de la CIEST².

LE CNES peut déclencher une programmation stéréo Pléiades pour la génération de MNS. La communauté peut utiliser des outils particuliers ou communs via les services optiques ForM@Ter ou les plateformes PEPS et GEP, pour du traitement Sentinel 1-2 en addition de Pléiades.

Un point essentiel : cette synergie doit stimuler le partage et la diffusion des résultats pour l’interprétation géophysique multi-discipline et inter-établissement.

Organisation

Un comité de pilotage est créé avec quelques scientifiques représentant les différents thèmes et plusieurs laboratoires français : BRGM, EOST, IPGP, ISTerre, LEGOS.

L’adresse générique du comité est :

Une liste d’adresses mail de scientifiques utilisateurs est établie pour les échanges :

L’inscription à cette liste se fait sur demande au comité de pilotage.

Le CNES est le point de contact avec ADS pour la programmation Pléiades. Les images sont mises à disposition de la communauté scientifique française après signature de la licence DSP (délégation de service public) Pléiades. L’accès aux données pour les scientifiques non français est soumis à la signature d’un accord supplémentaire par l’organisme concerné.

Les résultats de traitement Pléiades (et Sentinel) sont partagés au sein de la communauté CIEST² et présentés via cette page WEB. Selon les cas, les interprétations géophysiques qui en découlent peuvent rester confidentiels jusqu’à publication.

Procédure d’activation

Cas d’activation de la Charte pour glissements de terrain, tremblements de terre ou éruptions volcaniques : le CNES propose d’effectuer une programmation supplémentaire

Le CNES va prévenir puis entrer en interaction avec la communauté CIEST² pour :
  • Confirmer ou modifier les zones à imager
  • Définir le besoin éventuel d’images d’archive
  • Définir la programmation stéréo Pléiades

Cas d’une activation hors Charte (nouveau)

  • Activation à demander au comité de pilotage CIEST²
  • Déclenchement par le comité de pilotage qui coordonne les besoins en images, les zones de programmation
  • Programmation en mode « rapide » par le CNES (moins prioritaire que la Charte)

CIEST² : exemples de résultats obtenus suite à des aléas en sismotectonique

Éruption du volcan TAAL – Janvier 2020

 MNS à partir de Pléiades : ISTerre/IRD 
MNS sur le volcan du TAAL à partir de Pléiades
© V. Pinel, ISTerre/IRD

Le 12 janvier 2020, l’institut Philippin de de Volcanologie et de Sismologie (PHIVOLCS) en charge de la surveillance des volcans Philippins a augmenté le niveau d’alerte du volcan Taal, l’un des volcans les plus actifs des Philippines, jusqu’au niveau 4 synonyme d’éruption imminente. L’évacuation de plus de 50000 personnes sur un rayon de 14 km a été organisée. L’éruption a induit des dépôts de cendre à plus de 60 km et s’est accompagnée de la disparition complète du lac de cratère de l’île centrale. La Charte internationale ‘Espace et catastrophes majeures’ a été activée ce qui a permis l’acquisition et la mise à disposition d’images Pléiades. Par ailleurs, les données satellitaires Sentinel-1 ont rapidement, dès le 15 janvier, mis en évidence une déformation de grande ampleur (plus de 40 km d’extension) induite par la mise en place d’une intrusion magmatique de plus de 20 km de long dans la zone située au Sud-Ouest de la caldera. Actuellement le niveau d’alerte a été redescendu à 1 mais l’île centrale n’est toujours pas accessible au public. Par ailleurs, l’activité sismique reste élevée et des déformations significatives sont toujours observées par InSAR.

Les images Pléiades stéréo acquises les 26 et 27 janvier et mises à disposition dans le cadre de la charte ont permis de réaliser un premier MNT post-éruptif de l’île (résolution 3m, précision de 1 m) et une mise à jour de la topographie de l’île, la zone centrale de l’éruption. Sur ce MNT des structures NE/SW avec une orientation similaire au dike mise en place en profondeur sont visibles. Néanmoins, une portion de l’île n’est pas couverte par le MNT obtenu à cause du panache éruptif présent sur les images.

Le Teil Earthquake (France, 11 Nov 2019, ML 5.2)

IPGP – ENS- GEOAZUR-BRGM – Contains modified Copernicus Sentinel 1 data. 
Le Teil Earthquake (France, 11 Nov 2019, ML 5.2) IPGP – ENS- GEOAZUR-BRGM – Contains modified Copernicus Sentinel 1 data.
Regardez aussi : https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel1/French_earthquake_fault_mapped

Le 11 novembre 2019, à 11h53, un séisme modéré (ML 5.2) a eu lieu dans la région de Montélimar. Ce séisme a causé des dégâts localement importants (notamment dans la commune du Teil), et a provoqué le déclenchement d’une procédure de mise à l’arrêt de la centrale nucléaire du Cruas. La déformation du sol engendrée par le séisme a été cartographiée grâce aux données du satellite européen Sentinel-1. En utilisant la technique de l’interférométrie radar, les chercheurs de l’IPGP et du BRGM ont pu détecter une rupture de surface associée à ce séisme, indiquant une source sismique située à très faible profondeur (entre 0 et 2 km). La mesure des déplacements de part et d’autre de la rupture indique un glissement de 40 cm en surface. La faille géologique de la Rouvière, identifiée avant le séisme mais dont le niveau de dangerosité n’avait pas pu être déterminé, semble avoir été réactivée lors de cet événement. Ces observations indiquent que la France métropolitaine, et plus particulièrement le sud-est de la France, est une zone sismiquement active, où des séismes de magnitude importante sont susceptibles de se produire.

Glissements de terrain au Kenya – Novembre 2019

UNISTRA- EOST (en partenariat avec UNOSAT)
ALADIM : algorithme de détection de changement (plate-forme d’exploitation ESA GeoHazards TEP)
Glissements de terrain au Kenya – Novembre 2019 UNISTRA- EOST (en partenariat avec UNOSAT)
Gauche : Sentinel-2 : 1041 glissements de terrain détectés (3,4 km2) – Droite : Sentinel-2 5500 glissements de terrain détectés (3,9 km2)

La fin 2019 a été marquée par de fortes pluies dans certains pays d’Afrique de l’Est qui ont déclenché de nombreux glissements de terrain et coulées de boue. Les 23 et 24 novembre 2019 ; des records de précipitations ont été enregistrés dans le comté de West Pokot (Kenya) où 53 personnes sont mortes à cause des mouvements de masse, et de nombreuses routes et ponts ont été détruits. Les glissements de terrain ont été détectés à partir d’une combinaison d’images Sentinel-2 haute résolution et d’images Pléiades très haute résolution acquises avant et après la catastrophe du glissement de terrain avec l’engagement du service de cartographie rapide de l’UNOSAT qui a activé la Charte internationale ‘Espace et catastrophes majeures’. Associé à cet effort de cartographie rapide, l’EOST a créé des inventaires de glissements de terrain en utilisant l’algorithme de détection de changement ALADIM disponible sur la plateforme d’exploitation GeoHazards (GEP) de l’ESA. Les images acquises dans le cadre de la CIEST2 du CNES et de l’INSU ont permis d’affiner l’inventaire avec l’utilisation d’un ensemble d’images Pléiades sur la zone identifiée avec la plus forte densité de glissements de terrain. Pour le traitement CIEST2, une seule image post-événement était disponible. 170 glissements de terrain ont été interprétés manuellement sur une région d’intérêt d’environ 31 km2. Le traitement ALADIM a permis de cartographier près de 5500 glissements de terrain représentant 3,9 km2 de terrains affectées. Un travail d’analyse statistique détaillé de l’inventaire en lien avec les propriétés des champs de précipitations et des caractéristiques lithologiques et pédologiques des versants est en cours afin d’établir de proposer des seuils de déclenchement des phénomènes pour cette région.

Les résultats de l’étude sont publics et accessibles en suivant ce lien Ce travail a été réalisé avec le support de l’EOST, de l’Unitar, de l’ESA et du CNES par Aline Déprez, Romy Schlögel, Jean-Philippe Malet et Samir Belabbes.  

Ubinas volcano eruption (July 2019)

Carte de hauteurs et des vitesses des nuages de cendres volcaniques
BRGM
Ubinas volcano eruption (July 2019) Carte de hauteurs et des vitesses des nuages de cendres volcaniques BRGM
Objectif: utiliser Pléiades pour mesurer la hauteur (image du centre) et la vitesse (image à droite) des nuages de cendres pendant une éruption volcanique (deux paramètres cruciaux en volcanologie).

Activation de la CHARTE suite à l’éruption du volcan UBINAS (Peru), juillet 2019. Le Pérou a déclaré l’état d’urgence pour les zones entourant le volcan Ubinas alors que des explosions ont envoyé une colonne de cendres à 3.5 km de haut. Le nuage de cendres a depuis dérivé sur 16 km, répandant des cendres et des gaz toxiques. Le Centre national des opérations d’urgence (COEN) du Pérou a signalé qu’environ 30 000 personnes avaient été touchées par des cendres tombant sur des villages, des écoles et des centres de santé.

Dans ce contexte le CNES a mis à disposition les images Pléiades de la communauté française dans le but de les utiliser pour extraire une information scientifique.

La méthode permet d’extraire les vitesses et les hauteurs du nuage de cendres volcaniques en exploitant le faible écart temporel qui existe entre les bandes panchromatiques et/ou multispectrales d’un capteur push-broom. D’une part, l’écart temporel nous permet de calculer les vitesses du nuage de cendres volcaniques. D’autre part, le faible B/h nous permet restituer une carte des hauteurs, que nous appelons vPEM (Volcanic Plume Elevation Model). La méthode, conçue et développée au BRGM, est détaillée dans 2 publications : de Michele et al., 2016.

de Michele M., Raucoules D., Arason, Þ. Volcanic plume elevation model and its velocity derived from Landsat 8. Remote Sens. Environ. 2016, 176, 219–224.

Soulawesi Earthquake (28 Sept. 2018, Mw 7,5)

UCA-BRGM – Contains modified Copernicus Sentinel-2 data.
Soulawesi Earthquake (28 Sept. 2018, Mw 7,5) UCA-BRGM - Contains modified Copernicus Sentinel 2 data.
Regardez aussi : https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-2/Sentinel-2_maps_Indonesia_earthquake

La principale structure tectonique active dans la partie ouest du centre de Sulawesi (Indonésie) est la faille de Palu-Koro. On pensait que sa section offshore ne s’était pas cassée pendant le tremblement de terre de Mw 7,5 survenu le 28 septembre 2018, remettant en question la connaissance établie du cadre tectonique à cet endroit. Ici, nous utilisons Sentinel-2 pour produire une carte de déplacement du sol dans la zone du séisme. Nous montrons des preuves de déformation de surface le long de la côte ouest de la baie de Palu indiquant que la section de faille au large de Palu pourrait avoir contribué, ou avoir été affectée, par le séisme.