Depuis la nuit des temps, les volcans ont été des vecteurs essentiels de la création sur terre, mais aussi la source de dévastations considérables, voire d'extinctions totales. Dans le cadre de son travail d'étude de ces merveilles géologiques, Ian Godfrey, télépilote et chercheur en environnement, a recueilli des données pour comprendre l'évolution de l'activité volcanique et atténuer les diverses capacités destructrices qu'ils peuvent infliger aux communautés vivant à proximité.
Les véhicules aériens sans équipage (UAV) et la technologie embarquée que Ian utilise pour pénétrer plus profondément dans les cratères des volcans en dégazage actif sont de plus en plus essentiels à ses recherches et à la sécurité autour des points chauds les plus volatils de la planète. Ces charges utiles sophistiquées, et en particulier les drones DJI, lui permettent également de collecter des tonnes de données plus rapidement et avec moins de risques. Bien que les méthodes utilisant les drones soient encore en cours de développement, elles permettent déjà de mieux comprendre les volcans et leur importance pour la planète et la vie qu'elle abrite.
Ian Godfrey au parc national du volcan Tenorio Costa Rica 2022
"Malgré leur potentiel destructeur, les volcans sont le fondement de la vie sur Terre, leurs éruptions produisant des cendres riches en minéraux et en nitrates qui enrichissent les sols environnants et donnent naissance à une immense biodiversité", a déclaré Ian. "Celle-ci devient la base d'une grande variété de flore colorée qui sert de source de nourriture aux pollinisateurs tels que les insectes, les colibris et d'autres petits animaux. Ceux-ci constituent à leur tour l'environnement de fermes florissantes qui nourrissent et profitent à un large éventail de communautés vivant souvent loin du volcan actif lui-même.
L'exploration académique mène à une carrière dans le pilotage de drones pour la recherche sur les volcans
Ian est diplômé de l'Université de Floride du Sud, avec une double spécialisation en gestion et commerce international. Deux programmes d'études à l'étranger, au Costa Rica et en Espagne, en complément de sa formation aux États-Unis, ont permis à Ian de comprendre comment la technologie des drones pouvait être utilisée dans divers domaines à travers le spectre d'un travail stimulant. C'est cette perspective et cette exposition qui l'ont amené à découvrir, embrasser et combiner ces deux disciplines dans une carrière florissante.
"En 2014, j'ai visité le Costa Rica dans le cadre d'un programme d'études à l'étranger et, à la fin de l'année 2019, j'ai écrit le livre Investigating the Volcanoes of Costa Rica", se souvient Ian. "Suite à cela, j'ai commencé à piloter des drones et à faire des recherches sur la façon dont ils pouvaient être utilisés pour aider à documenter les environnements les plus extrêmes. Avec le temps, j'ai découvert que les drones et les différentes charges utiles embarquées permettaient de relever certains des défis les plus importants et offraient de grandes possibilités d'approfondir nos connaissances sur les volcans et leurs effets environnementaux au sens large."
Une meilleure compréhension des volcans et une plus grande capacité à coexister avec eux sont des éléments essentiels pour l'avenir de l'humanité et l'exploration interplanétaire ; les véhicules aéronautiques de type drone pourraient explorer des atmosphères extraterrestres comme celle de Vénus dans un avenir proche. Les drones contribuent déjà à ces recherches.
Ian Godfrey au parc national du volcan Turrialba Costa Rica 2022
La recherche sur les volcans pour protéger la planète et les populations des dangers de l'évolution
En premier lieu, une connaissance approfondie de la manière dont les volcans ont façonné l'histoire de la Terre permet de comprendre comment les éruptions sont susceptibles d'affecter l'avenir, et donc d'informer la manière dont les gens se préparent à ces éruptions. Il s'agit non seulement d'anticiper l'impact à long terme sur l'environnement, la qualité de l'air et le climat, mais aussi de planifier immédiatement l'éloignement des populations voisines et des visiteurs des cratères lorsque les recherches et les mesures préventives indiquent une éruption imminente.
Cela s'applique particulièrement aux millions d'habitants et de touristes qui visitent fréquemment les parcs nationaux du Costa Rica, qui ont délivré à Godfrey un permis d'utilisation spéciale exceptionnel pour mener des recherches par drone sur ses nombreux volcans. Le système des parcs nationaux restreint par ailleurs les activités aériennes. L'autorisation officielle est le résultat de sa collaboration avec le Laboratoire de chimie atmosphérique de l'Université nationale du Costa Rica, entamée en 2019.
Lorsque ce travail a été temporairement interrompu par des perturbations dues à Covid-19, Ian a utilisé le temps de manière productive, en obtenant sa licence Federal Aviation Administration Part 107, qui lui permet d'effectuer des activités commerciales avec des drones. Il a également fondé sa société Atmospheric Analytical Services, spécialisée dans la collecte et la visualisation de données par drone dans des environnements extrêmes, et qui fournit des informations sur la qualité de l'air, des informations géographiques et des images IR thermiques dans des lieux inhospitaliers.
Tout cela s'accorde parfaitement avec le travail que Ian a repris une fois que les restrictions liées à la pandémie ont été levées, et fait de lui un partenaire plus précieux pour les divers instituts de recherche qui collaborent avec l'Atmospheric Analytical Services dans le cadre de différents projets de drones.
Aider le Costa Rica à gérer ses volcans, ses touristes et ses objectifs climatiques ambitieux
Non seulement l'économie du pays repose fortement sur le tourisme, attiré en grande partie par ses forêts tropicales, ses plages et ses zones volcaniques, mais le pays s'est également engagé à atteindre des objectifs de décarbonisation stricts qui ne peuvent être atteints qu'en calculant soigneusement les niveaux de CO2 actuels et prévus. Le suivi et l'étude du comportement des cratères et des volumes de gaz émis sont essentiels pour évaluer les trajectoires du carbone pour l'économie, mais les résultats contribuent également aux efforts de conservation des zones protégées au sein du pays.
Ian Godfrey au parc national du volcan Poás Costa Rica 2023
Le travail de Ian permet également de détecter les signes d'évolution des événements volcaniques, ce qui aide les autorités à décider quand les populations locales et les visiteurs doivent être évacués ou tenus à l'écart des zones d'impact pour garantir leur sécurité. Étant donné le grand nombre de touristes et de résidents habituellement présents dans ces zones, les responsables dépendent de ces preuves scientifiques précises et convaincantes de l'imminence d'une éruption pour décider quand des ordres d'évacuation perturbateurs et économiquement coûteux doivent être exécutés.
Pour compenser ces perturbations occasionnelles, Ian surveille l'activité accrue des volcans afin d'avertir la population de l'augmentation du dégazage ou des risques d'éruption. Il utilise également ses drones DJI pour aider les habitants de la région lorsque la situation est calme, et il apporte d'autres contributions à la recherche environnementale unique menée à l'aide de drones.
"Nous espérons continuer à utiliser les drones pour collecter des données environnementales précieuses afin d'aider les communautés qui vivent à proximité des volcans actifs, en utilisant des caméras multispectrales pour surveiller la qualité des sols et rechercher les parasites qui envahissent les cultures", explique-t-il. "Les agriculteurs utilisent les pentes volcaniques pour cultiver une grande variété de produits agricoles essentiels. En surveillant l'activité des volcans, nous pouvons fournir des informations utiles aux personnes qui ont décidé de vivre et de travailler dans ces zones. Nous développons également un programme visant à enseigner aux étudiants de l'Universidad Nacional comment utiliser les drones de manière sûre et efficace dans les régions volcaniques."
Des drones utilisés pour pénétrer dans les cratères des volcans
Pour obtenir des données détaillées et fiables sur l'activité volcanique, il faut de plus en plus souvent amener des appareils de mesure dans le cratère même du volcan. Dans de nombreux cas, il s'agit de faire descendre le drone et de réduire l'altitude plutôt que de la gagner. Ce type de méthode d'expérimentation n'aurait pas été possible sans les drones DJI pour aider à l'enquête sur le terrain.
Mavic 3 Thermal effectue un relevé IR de Laguna Caliente et du cratère actif
Pour commencer, ses Mavic 3, Mavic 3 Thermal et Mini 2 sont tous beaucoup plus légers à transporter lors des ascensions raides et périlleuses vers les zones de cratères que l'équipement de mesure traditionnel, souvent actionné manuellement. D'autres drones plus grands et plus lourds, tels que le Matrice 600 Pro, sont particulièrement utiles pour soulever des charges utiles d'équipement scientifique.
L'augmentation de l'autonomie de vol et de la capacité des batteries permet également à ses drones DJI de s'approcher au plus près des zones de surface, tandis que les équipes de recherche restent à des distances plus sûres qu'à l'époque. L'entrée dans ces zones dites dangereuses exposait auparavant les volcanologues à des risques sanitaires liés aux aérosols et aux gaz acides, ainsi qu'au risque d'une éruption inattendue.
Entre-temps, les divers avantages des différents drones DJI offrent une plus large gamme de capacités spécialisées pour la collecte de données à l'intérieur des cratères de volcans proches de l'activité de dégazage. Il s'agit notamment de l'imagerie thermique du terrain du cratère et de la mesure précise de différents types de gaz à l'aide du capteur Sniffer 4D de Soarability à bord de certains drones compatibles.
"Actuellement, nous utilisons un Matrice 600 Pro pour prélever des échantillons d'eau dans la Laguna Caliente - le lac de cratère hyperacide situé dans le principal cratère actif du volcan Poás - et nous utilisons également ce drone DJI avec le Sniffer4D pour prendre des mesures atmosphériques des fumerolles de dégazage", explique Ian. "Nous utilisons le Mavic 3 et le Mavic 3 Thermal pour effectuer de courts vols avec le Sniffer4D et pour recueillir des données IR sur les fumerolles connues. Le Mavic 3 Thermal nous aide à rechercher des fumerolles inconnues, à surveiller l'augmentation des températures et à rechercher de nouvelles zones présentant des signes d'anomalie thermique pour la sécurité générale des personnes qui visitent les parcs nationaux".
DJI Matrice 600 Pro : analyse de la pollution atmosphérique du cratère actif
Résultats de l'analyse de la pollution atmosphérique du cratère actif par le Sniffer Mapper
Ian note que le déploiement des drones a impliqué un processus d'apprentissage constant pour comprendre les différentes façons dont les drones DJI et la technologie embarquée peuvent rapporter des résultats optimaux sur les volcans surveillés.
Ian Godfrey & José Pablo Sibaja Brenes utilisent des drones dans le parc national du volcan Poás
"Nous avons utilisé des drones pour collecter des données pour les systèmes d'information géographique et créer des cartes ; générer des modèles numériques en 3D pour suivre la géomorphologie des cratères de volcans ; et transporter certains appareils scientifiques comme le Sniffer4D dans des zones dangereuses pour suivre le dégazage volcanique et identifier les espèces de gaz rejetés dans l'atmosphère", explique-t-il. "Les caméras thermiques, les batteries de longue durée et les engins légers sont trois des caractéristiques les plus importantes que nous recherchons dans les drones utilisés pour la collecte et la visualisation de données volcaniques et environnementales. Nous grimpons sur des flancs escarpés à haute altitude et nous utilisons ces drones pour surveiller les cratères actifs depuis différentes perspectives qui ne sont pas visibles par l'équipe depuis son emplacement habituel au sol."
Godfrey et Drones DJI : Recherche innovante sur les drones pour les progrès de l'industrie
Ian explique que le climat et la topographie du Costa Rica posent également des défis fréquents qui requièrent un ensemble spécifique de compétences en matière de télépilotage, avec des rafales de vent, de l'humidité et des variables telles que les turbulences à l'intérieur des panaches volcaniques qui menacent de mettre les drones hors d'usage pour de bon.
Mavic 3 Thermal utilisé dans le parc national du volcan Irazú 2023
Lors de ses sorties les plus dangereuses, son équipe utilise des drones plus petits afin de tirer parti de leur légèreté, de leur facilité de manœuvre et de leurs coûts qui permettent d'obtenir "un rapport risque-récompense pour décider si la perte du drone lui-même vaut les précieuses données que nous pourrions éventuellement recueillir".
Lors d'une de ces missions, en mai dernier, Ian a utilisé un drone DJI Mini 2 pour une chute de 60 mètres dans le cratère actif de dégazage du volcan Turrialba afin de recueillir des informations photographiques sur les fumerolles à l'intérieur du cratère.
Perspective UAV du fond du cratère du volcan Turrialba Costa Rica
"Cela n'avait jamais été fait auparavant et bien que je pensais que la chaleur des gaz et des cendres volcaniques créerait des conditions insupportables pour le drone, nous sommes en fait entrés sans aucune complication, avons documenté l'intérieur du cratère et avons pu ramener le Mini 2 à la station de lancement sans aucune complication", se souvient-il. "Nous disposons d'une flotte de drones provenant de différentes sociétés, mais lorsque vous travaillez dans des conditions difficiles et parfois dangereuses, il est important de choisir le meilleur drone, capable de collecter le maximum de données en un minimum de temps, sans retard, sans dépannage et sans autres complications potentielles. C'est pour cette raison que nous avons choisi DJI".
"Grâce aux images collectées par les drones, nous avons pu créer un modèle 3D interactif géoréférencé en résolution RVB et IR, dans lequel différents chercheurs peuvent entrer et prendre des mesures de distance, de profondeur et de pente autour du cratère. Nous sommes même en mesure de mesurer le périmètre des évents de dégazage à l'intérieur du cratère".
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Mesures des fumerolles prises à l'intérieur du cratère ouest du volcan Turrialba via le modèle numérique généré à partir des images IR prises par le DJI Mavic 3 Thermal
Figure 52 - Mesures des fumerolles prises à partir du modèle numérique de Turrialba généré à partir d'images IR prises par le DJI Mavic 3 Thermal
