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MONITORING ITALIAN VOLCANOES BY NOAA–AVHRR SATELLITE DATA C. Spinetti , M. F. Buongiorno, S. Amici, M. Silvestri, V.Lombardo, M. Musacchio, F. Doumaz, S. Corradini. Picture Courtesy of B. Behncke. INGV REMOTE SENSING GROUP HAS BEEN ACTIVE - PowerPoint PPT Presentation
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ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
MONITORING ITALIAN VOLCANOES
BY NOAA–AVHRR SATELLITE DATA
C. Spinetti, M. F. Buongiorno, S. Amici, M. Silvestri,
V.Lombardo, M. Musacchio, F. Doumaz, S. Corradini
Picture Courtesy of B. Behncke
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
INGV REMOTE SENSING GROUP HAS BEEN ACTIVE IN THE LAST 15 YEARS IN DEVELOPING ALGORITHM TO MEASURE GEOPHYSICAL PARAMETERS RELATED TO VOLCANIC ACTIVITIES
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
AVHRR NOAA 12, 14, 15, 18 NOAA 17
Ch 1 (VIS) 0.58-0.68 m
Ch 2 (NIR) 0.725-1.1 m
Ch 3 (MIR) 3.55-3.9 m 1.58-1.64 m
Ch 4 (TIR) 10.3-11.3 m
Ch 5 (TIR) 11.4-12.4 m
• Antenna swath area 2000 km * 2000 km•Daily and nightly detection of
Thermal anomalies Ash cloud and plumes
• 4-6 pass day 3 satellitesNOAA 15-17-18
• NOAA-AVHRR data- Apparent reflectance, Brightness
temperature and spectral radiance- 5 channels, 1.1 km Nadir spatial
resolution
Satellite Receiving Station INGV NOAA TeraScanSatellite Receiving Station INGV NOAA TeraScan
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
AVO system
AVHotRR system
ADA system
DPC dedicate web
STRUCTURESTRUCTURE
Storage
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
AVO system
Collaboration with the Alaska Volcano Observatory
Etna
Stromboli
Vulcano
Vesuvio
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
Hot spot detectionHot spot detection
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
Ch 3Ch 4
Temporal evolution of Temporal evolution of brightness temperaturebrightness temperature
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
Hotspot detection tested during 2006 Mt. Etna eruptionHotspot detection tested during 2006 Mt. Etna eruption
Alarm Correctness
- Works well on night hotspots
Almost 100% effective at > 25°C contrast
- False alarms due to sunrise
High-contrast sunlit peaks, clouds
- False alarms due to pixel noise
Hotspot detection noise filter
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
Automatic routineAutomatic routinefor lava flow effusion rate estimationfor lava flow effusion rate estimation
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Activity Report via E-mail
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AVHRR Data Stream
Agreement with HIGP
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Automated (MODVOLC-Based) Hot Pixel Detection
Subject: GOES notice for etna
From: Thermal Hotspot Algorithm
Date: Sat, 5 Jul 2008 05:20:33 -1000
To: Distribution List
Current Directory: /data/goes/etna
Current File: 05jul081159et
Area: etna 160 127 10 10
Alarm Probability: -0.8 Total Probability: -0.7
Images:
05jul081159et.b1
05jul081159et.rgb
05jul081159et.hot
05jul081159et.prob
05jul081159et.key
(1) Detection of hot spot trips on Etna trips automated email notice
(2) Links to automated image quick look products
Fires
HOT RGB
B1 KEY
(3) Operator Analysis of Raw Data (i) Image checked by operator for quality/cloud conditions
(ii) Target & background band 4 radiances extracted for all hot lava-containing pixels.
(iii) Calculate lava area using a 2-component mixture model (with hot component Temperature range of 100 to 500 °C)
(Harris et al., 1997)
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Effusion ratesEffusion ratesRates derived from MODIS data (ModVolc)
Rates estimated from AVHRR data (AVHotRR)
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Comparison between maximun and minimun Rates estimated from AVHRR data (AVHotRR) Rates derived from MODIS data (ModVolc)
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Volcanic Ash DetectionVolcanic Ash Detection
Exctinction coefficient Simulation
- Refract index
-Effective radius 1m
- Log normal size distribution
ADAADA
Based on the different absorption between TIR channels around 11 and 12 m [Prata, 1989; Wen and Rose, 1994]
22-7-06 05:39 GMT 24-11-06 13:01 GMT
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Date and timeGMT
Plume direction Ash in air maximum extension
Length - Width
Plume maximum altitude
24 - 11 - 0615:14
S 18 Km – 2 Km 4300 - 4500 m asl
24 - 11 - 0613:01
SE 54 Km -30 Km 4700 - 4900 m asl
24 - 11 - 0611:20
SE 83 Km - 16 Km 4900 - 5400m asl
24 - 11 - 0610:02
SE 45 Km – 5 Km 4900 - 5400m asl
24 - 11 - 068:22
SE 18 Km – 3 Km 4300 - 4500 m asl
Volcanic ash in air informationVolcanic ash in air information
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Volcanic ash loadingVolcanic ash loading
Date and timeGMT
AOT mean Reff mean Total mass
4 - 9 - 2007
20:35
1 ± 0.2 2.5 ± 0.5μm 260 ± 100 t
Ash plume detected
BTD Alghorithm application
Retrieval of ash mass
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INGV CT INGV CT Operative RoomOperative Room
ER calculation Avhotrr Modvolc
Hot Spot detection
Volcanic ash detection DPC DPC
Synthesis RoomSynthesis Room
Observation ReportObservation Report
2006 Etna increase of
explosive events
Volcanic ash information has
been sent 2 time per day
Satellite Satellite derivedderived information information
Fontanarossa Airport Fontanarossa Airport
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
DPC dedicated web interfaceDPC dedicated web interface
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MT. ETNA July 2006 (Lava flow)
MT. ETNA September to December 2006(Lava flow and explosive activity)
STROMBOLI February to March 2007 (Lava flow and paroxysm)
MT. ETNA November 2007(explosive activity)
MT. ETNA ongoing 2008 from May(explosive activity and lava flow)
Volcanological and remote sensing observation reports are available on ‘monitoring volcanoes’
http:\\www.ingv.it
Experienced eruptionsExperienced eruptions
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
Vesuvius eruption simulation Vesuvius eruption simulation Mesimex Mesimex ((OctoberOctober 2006) 2006)
INGV OVINGV OVDPC Blog DPC Blog
ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIAE VULCANOLOGIA
No conclusions but future workNo conclusions but future workUpdating System in a Multimission ReceiverUpdating System in a Multimission Receiver
Seviri 24-11-2006 4-16 GMTSeviri 24-11-2006 4-16 GMTModis 24-11-2006 12:20 GMTModis 24-11-2006 12:20 GMT