Monitoreo de volcanes y mapeo con ASTER en los Andes Centrales y Sur PROYECTO GEOSAT-AR SERVICIO...
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Monitoreo de volcanes y mapeo con ASTER en los Andes Centrales y Sur
PROYECTO GEOSAT-ARPROYECTO GEOSAT-AR
SERVICIO GEOLOGICO MINERO ARGENTINOSERVICIO GEOLOGICO MINERO ARGENTINO
AGENCIA DE COOPERACION INTERNACIONAL DEL JAPONAGENCIA DE COOPERACION INTERNACIONAL DEL JAPON
Taller de sensores remotos para la vigilancia de volcanes activos Taller de sensores remotos para la vigilancia de volcanes activos Instituto Gulich CONAE, 23 al 27 de noviembre de 2004, Cordoba Instituto Gulich CONAE, 23 al 27 de noviembre de 2004, Cordoba
Advanced Spaceborne Thermal Emission &
Reflection Radiometer (ASTER)
•NASA & MITI, Terra
•Orbita polar descendente
•705 Km. de altura.
•10:30 AM. (Ecuador)
•Características del sensor
•14 bandas en el rango de 0.56 a 11.3 µm.
•3 subsistemas (VNIR, SWIR, TIR)
•Ancho de barrido de 60 Km.
•Resolución espacial de 15 mts. (VNIR), de 30 mts. (SWIR) y de 90 mts. (TIR).
Configuración del sensor ASTER
VNIR - visible e infrarrojo cercano SWIR - infrarrojo de onda corta TIR - infrarrojo termal Estereoscopía – pares estereoscópicos sobre la órbita Visada lateral - –8,55º / +8,55º en SWIR y TIR –24º / +24º en VNIR
VNIR SWIR TIR
Características ASTER
• Alta resolución espacialVNIR bandas 15m
SWIR bandas 30mTIR bandas 90m
• Amplio rango espectral
3 bandas en VNIR (0.52 – 0.86 μm) 6 bandas en SWIR (1.6 – 2.43 μm) 5 bandas en TIR (8.125 – 11.65 μm)
ASTERPLAN DE MONITOREO VOLCANICO GLOBAL
Clase A: Muchas erupciones en los últimos 10 años
Observados cada 48 días en forma diurna y cada 32 días en forma nocturna
Clase B: Múltiples erupciones en los últimos 100 años
Observados cada 3 meses en forma diurna y nocturna
Clase C: con erupciones mas antiguas que 100años
Observados cada 6 meses en forma diurna y nocturna
LASCAR (clase A) 23° 21´ LS, 67° 43´ LO
TUPUNGATITO (clase B) 33° 24’ LS, 69°48’LO
SAN JOSE (clase B) 33° 47’ LS, 69°54’LO
PETEROA (clase B) 35° 14’ 24” LS, 70° 34’ 12”
COPAHUE (clase A) 37° 50´ LS, 71° 10´ LO
Generalidades de ASTER para el monitoreo volcánico
El subsistema VNIR (3 bandas en el visible e infrarrojo cercano, 15m) permite la visión estéreo, bandas 3N y 3B, con las que puede estimarse la velocidad de desplazamiento y cálculo de altura de las plumas volcánicas y generación de modelos digitales de elevaciones. El subsistema SWIR (6 bandas en el infrarrojo de onda corta, 30m) permite la observación de áreas con alta temperatura como flujos de lava y fumarolas debido a la posibilidad de seteo de un bajo valor de ganancia “Low Gain 2”. El subsistema TIR (5 bandas en el infrarrojo termal, 90m) es utilizado principalmente para discriminación de rocas y observación de temperatura de superficie de más de 300°K. Sin embargo las altas temperaturas de productos volcánicos pueden saturar los detectores del sensor, por eso para altas temperaturas de lavas y fumarolas es utilizado el subsistema SWIR.
El cálculo de contenido de SO2 se realiza con las bandas del térmico debido a que presenta un espectro de absorción característico en estas bandas
0.01
0.1
1
10
8 9 10 11 12
Radia
nce(m
W c
m-2
mic
rom
ete
r-1
ste
r-1
)
13Wavelength (micrometer)
- 50
0
50
100
200
10 11 12 13 141 2 56789430.1
1
10
100
0.4 0.8 1.2 1.6 2Rad
ianc
e(m
W c
m-2
mic
rom
eter
-1 s
ter-
1)
Wavelength (micrometer)2.4
200
300
400
500
6008001000
TIRSWIR
6 bandas y cubre
temperaturas de hasta 460°C
5 bandas y cubre
temperaturas de hasta 100°C
Datos ASTER
IMAGENES ASTER
Diurnas -Nivel 1A ( ERSDAC)
Imagen orto-rectificada, Radiancia al sensor
ASTER DEM data generation software
ORTHO GEOCODED generation software
Corrección atmosférica (TIR)
Temperature and Emissivity Separation Algorithm (TES)
IMAGENES ASTER
Nocturnas
SWIR Y TIR
Nivel 1B (ERSDAC)
IMÁGENES DE TEMPERATURA
•de brillo ó brigthness temperature SWIR - IDEA software
•temperatura absoluta TIR
IMÁGENES DE
TEMPERATURAS
ABSOLUTAS (TIR)
IMÁGENES DE
EMISIVIDAD (TIR)
TEMPERATURA DE BRILLO Y ABSOLUTA
La Radiancia detectada por el sensor es el producto de
• la emisividad de la superficie (ελ )• la temperatura de la superficie (T)
• la tramitancia atmosférica (τλ)• la función de Planck B
Radiancia a sensor Rλ = τλ ελ B (λ,T) / π + Ratm, λ (1)
El Software TES realiza la correción atmosférica a las bandas del infrarrojo térmico y aplicando la ecuación (1) obtiene EMISIVIDAD y TEMPERATURA ABSOLUTA.
En el caso de no realizarse la corrección atmosférica se asumen los valores de emisividad y transmitancia y se obtiene TEMPERATURA DE BRILLO que depende de la longitud de onda.
Vn. TUPUNGATITO 33° 24’ LS, 69°48’LO
5.640m
Vn. SAN JOSE 33° 47’ LS, 69°54’LO Mendoza, Argentina
5.880m
Subescena
TIR L1B nocturna
Temperatura de brillo
RGB : 14, 12, 10
10-10-2002
Vn.Tupungatito
Vn. San Jose
El volcán Tupungatito
corresponde a una caldera volcánica compuesta, del Pleistoceno - Reciente. En el sector noroeste presenta un nido de 8 cráteres activos, en los cuales se centró la actividad histórica. Desde 1829 tuvo 19 erupciones de pequeña magnitud. Los flujos de lavas y tefra son principalmente andesíticos. La última erupción de material piroclástico fue en 1980 y en 1987 se produjo actividad sísmica y fumarólica. Dentro de la caldera se desarrolló un extensa cubierta de hielo que descargan hacia el oeste, lo que constituye un gran peligro, aún en el caso de pequeñas erupciones.
Vn. TUPUNGATITO
33° 24’ LS, 69°48’LO
Vn. TUPUNGATITO 33° 24’ LS, 69°48’LO (5640 m)
Actividad sísmica y fumarólica
28/30-1-87
(Tomado de González Ferrán, 1995)
Fecha Temp. max-media23-Jan-03 27.17512-Mar-03 21.2316-Jun-03 19.0623-Nov-03 17.742-Feb-04 25.329
VOLCAN TUPUNGATITO
0102030
Fecha
Tem
per
atu
ra
(máx
-med
)
Tupungatito Tupungatito Imagen temperatura absoluta
2-Feb-2004
A A’
A A’
Volcán COPAHUE - Neuquén
July 2000 eruption
2000
El Complejo efusivo Copahue – Caviahue es uno de los 8 complejos efusivos del Arco volcánico del Copahue. El volcán Copahue se ubica en el centro oeste de Neuquén, a los 37°51’15” LS y 71°09’45’’LO. Tiene un cono central con varios cráteres construídos dentro de una gran caldera. Los últimos episodios volcánicos tanto del 92, 93, 94, 95 como los de julio del 2000, corresponden a aportes fumarólicos, piroclastos, pequeños lahares y explosiones freáticas
Complejo efusivo
Copahue - Caviahue
RGB : 3, 2, 1
Subescena imagen nocturna L1B Volcán COPAHUE
RGB 14, 12, 10
Lagos
~7-13°C B13
Fecha Temp. (°C) MEDIA MAX-MED Observaciones11-dic-02 45.084515 2.1 42.9822-Feb-03 45.97282 6.56 39.4117-Mar-03 45.131626 6.65 38.484-May-03 11.293151 0.26 11.03 nubes cerca30-Dec-03 15.540071 3.7 11.84 nubes cerca
Imágenes nocturnas
Imágenes diurnasFecha Temperatura Media anomalía-media
9-Apr-03 48.80 14.40 34.403-Mar-04 26.36 19.23 7.1327-Apr-04 14.24 4.32 9.92
Tomado de `Geología del Complejo volcánico Planchón- Peteroa´
Naranjo et al. 1999
Cráteres de explosión de 1991
El Planchón – Peteroa – Azufre
Es un complejo volcánico, situado en la Cordillera Principal en Mendoza.
El Peteroa se estructuró en la depresión caldérica entre los volcanes Planchón y Azufre.
Está formado por material piroclástico principalmente, de composición andesítica.
Existen varios conductos eruptivos que variaron su ubicación y concentraron la actividad histórica y reciente.
La actividad en las últimas décadas consiste en actividad fumarólica con vapores sulfurosos en torno al lago del cráter.
El último evento eruptivo se produjo en el lago cráter con generación de tefra y lahares.
VOLCAN PETEROA
35° 14’ 24” LS, 70° 34’ 12”
Mendoza - ARGENTINA
Volcán Peteroa – Mendoza Day time image 23-2-2004 RGB : 321
5-3-2004
9-2-2004
8-1-2004 X Temperature profile Y Temperature profile
24.57°C
15.39°C
21.26°C
25.37°C23.52°C
13.8°C
27.10°C
15.67°C
31.62°C
Pixel 90m Remuestreo 10m
Eventos sísmicos desde diciembre del 2003 hasta marzo del 2004Eventos sísmicos desde diciembre del 2003 hasta marzo del 2004
Vn. LASCAR - CHILE 23° 21´ LS, 67° 43´ LOLáscar volcano, located in the north of Chile near Argentina border, has an intermittent activity that consists of the growing and destruction of an andesitic lava dome. The latest eruptive cycle began in 1986, and the plinian main eruptions occur in intervals of 2-3 years increasing the eruptive magnitude. The ashes produced serious danger when they were dispersed by winds. In 1993 the ashes reached Buenos Aires and the south of Brazil.
subset 19-nov-2000
ASTER SWIR – VNIR RGB : 431
LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO)
Vn. LáscarVn. Aguas Calientes
subset 9-nov-2002
ASTER SWIR RGB : 459
LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO) SWIR Brightness temperature – night time images – (2000-2004)
LASCAR brightness temperature
0.0050.00
100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.00
1-Oct-00
19-Apr- 01
5-Nov-01
24-May-02
10-Dec-02
28-J un-03
14-J an- 04
1-Aug-04
17-Feb- 05
Date
Tem
pera
ture
(C
) b4b5b6b7b8b9
Fecha b427-Dec-00 378.37
4-May-01 401.02
21-Jun-01 345.46
6-Jan-02 380.25
5-Apr-02 382.95
7-Jul-02 375.44
5-Oct-02 424.632-Jan-03 408.37
11-Jun-03 360.57
9-Nov-03 370.00
21-Jan-04 377.41
28-Jan-04 397.68
9-Mar-04 387.20
20-Jun-04 379.32
31-Jul-04 375.44
7-Aug-04 355.04
8-Sep-04 377.41
24-Sep-04 392.66
Pixel size = 30 m
may 01 oct 02 set 04jan 04
LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO) SWIR Brightness temperature night time images
275 – 300 °C
301 – 325 °C
326 – 350 °C
351 – 375 °C
376 – 400 °C
401 – 425 °C
5-oct-2002 A:18.900m2
Máx: 425°C
11-jun-2003 A:10.800m2
Máx: 361°C
24-sep-2004 A:12.600m2
Máx: 393°C
Pixel size = 30 m
Láscar Volcano: Brigthness Temperature variation in ASTER TIR bands (nigthtime images)
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
15-Mar-00
23-Jun-00
1-Oct-00
9-Jan-01
19-Apr-01
28-Jul-01
5-Nov-01
13-Feb-02
24-May-02
1-Sep-02
10-Dec-02
Date
Bri
gth
nes
s te
mp
erat
ure
( °
C )
b10b11b12b13b14
ERUPTION
7-20-2000
LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO) TIR Brightness temperature (2000 – 2002)
Pixel size = 90 m
Geolocation Error (ascending)
-800
-600
-400
-200
0
200
-90 -60 -30 0 30 60 90
Latitude (deg)
Geo
loca
tio
n E
rro
r (m
)
Longitude ErrorLatitude ErrorKimizu LONKimizu LATErebus LONErebus LAT
Earth rotation angle error: 0.00385 degs LOS vectors are compensated at a latitude of 35 degrees for descending.
Volcán LASCAR (23°21´LS, 67°43´LO)
SO2 plume
SO2 Index = B11 / (B10 + B12) (Urai 2000)
SO2 monitoring
9 - apr - 2000 2- oct- 2000
0.430.52
19 - nov - 2000
9- nov- 2002 2- apr- 2003 11- apr- 2004
01- aug- 2004
SO2 Index = B11 / (B10 + B12)
Lithological mappingLithological mapping
LascarPleistocene-Holocene
andesite
Old lavas andes-dacite
Aguas Calientes
andesite
ChiliquesPleist.-Holoc.
andesite
Atana ign.Pliocene
dacite
Corona
Upper Miocene -Pliocene
dacite
Tumiza dacite-
andesite (block and ash flow)
subset 19-nov-2000
ASTER SWIR – VNIR RGB : 431
LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO)
subset 9-nov-2002
ASTER SWIR RGB : 459
Corona dome
Vn. Aguas Calientes
Vn. Láscar
Láscar
Aguas Calientes
Corona dome
1993 pyroc. flow
1993 pyroc. flow
Atana ignimbrite
Firmas espectrales de silicatos y su relación
con las bandas TIR de ASTER
Tectosilicate
Phyllosilicate
Inosilicate
Nesosilicate
ASTER TIR : INFRARROJO TERMICO
10 11 12 13 14BANDAS DE ASTER
EMISIVIDAD
a) CARBONATOS
b) CUARCITAS
c) GRANITOS
d) CUARZODIORITA
e) GABRO
f) PERIDOTITA
Spectral measurements
Spectral measurements
Spectral measurements
TIR band ratios12/11, 12/13, 12
Ash and flow 93LascarPleistocene-Holocene
andesite
Tumiza dacite-
andesite (block and ash flow)
Atana ign.Pliocene
dacite
ChiliquesPleist.-Holoc.
andesite
Silica content (MMAJ, 2000)
57.11-286.88*log ((e10+e11+e12)/3/e13)
Co. Corona dacite
Old andesitic lavas
Chiliques andesite
Atana ignimbrite
Chemical analysis
ResultadosResultados
Monitoreo de temperaturas del volcán Láscar: periodicidad variable (mensual a Monitoreo de temperaturas del volcán Láscar: periodicidad variable (mensual a bimestral) – ligera tendencia de incremento de temperaturas bimestral) – ligera tendencia de incremento de temperaturas
Monitoreo de anomalía de SO2 del LáscarMonitoreo de anomalía de SO2 del Láscar
Incremento en el tamaño de anomalíaIncremento en el tamaño de anomalía
Tupungatito: comportamiento levemente oscilante (20°C)Tupungatito: comportamiento levemente oscilante (20°C)
Peteroa y Copahue: limitado a la periodicidad de toma trimestral o mayor, Peteroa y Copahue: limitado a la periodicidad de toma trimestral o mayor, temperatura en descensotemperatura en descenso
Mapeo de litologias utilizando el subsistema TIR Mapeo de litologias utilizando el subsistema TIR