Avaliação da aplicação de dados SAR (Sentinel-1) para a monitorização de erupções vulcânicas : caso de estudo da erupção do Vulcão do Fogo (2014/2015), Cabo Verde

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Tiengo, Rafaela de Paula
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.3/6266
Resumo: Dissertação de Mestrado, Geologia do Ambiente e Sociedade, 27 de outubro de 2021, Universidade dos Açores.
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O presente trabalho procurou complementar estudos anteriores, apresentando as potencialidades que o uso de dados de radar de abertura sintética Sentinel-1 oferecem para a monitorização de áreas vulcânicas, contribuindo para o reforço do conhecimento atual cujo objetivo fundamental é o apoio à decisão na gestão de crises, através da deteção e análise de anomalias existentes no sistema. Para tal, foram gerados interferogramas com imagens de datas anteriores, de durante, e posteriores ao evento eruptivo. Foram apresentadas, testadas e avaliadas diferentes abordagens metodológicas (baseadas em técnicas InSAR), usando produtos SLC e GRD do Sentinel-1, aplicadas à erupção de 2014/2015 do Vulcão do Fogo (Cabo Verde). Foram identificadas as respetivas vantagens e desvantagens, mais-valias e constrangimentos associados à utilização destes dados. Na generalidade, os resultados obtidos usando ambos os tipos de dados do Sentinel-1 corroboraram os resultados e conclusões de trabalhos anteriormente publicados que usaram técnicas de deteção remota no estudo e análise deste evento eruptivo. No caso dos produtos derivados de dados do tipo SLC, por serem dados com maior complexidade e tamanho, apresentam maiores e distintas possibilidades de análises, tais como a coerência interferométrica e o cálculo de deformação superficial do solo. No entanto, ao usar o software SNAP da ESA no processamento de dados SLC do Sentinel-1, a fiabilidade e robustez dos resultados obtidos acaba por estar muito dependente de dados externos de entrada, como o Modelo Digital de Elevação da Ilha do Fogo obtido através da missão SRTM, que apresenta falhas em zonas relevantes da área de estudo. No que diz respeito ao uso de produtos do tipo GRD, foi demonstrado que estes dados podem constituir um importante contributo para uma monitorização de eventos vulcânicos em tempo quase-real, por serem arquivos menos pesados e complexos que os dados SLC, e por serem disponibilizados já na forma pré-processada, requerendo, portanto, menor capacidade computacional (um constrangimento relevante em momentos de crise). No entanto, esse produto não inclui informações de fase, diminuindo o seu potencial de análise quando comparado com os dados de tipo SLC. Entretanto, foi demonstrado o elevado potencial do uso destes dados GRD para a deteção de alterações na superfície do solo usando os mesmos cenários temporais (antes, durante e após o evento eruptivo). As análises efetuadas permitem concluir que, apesar da menor sensibilidade dos dados GRD em áreas com rugosidades semelhantes, este produto se apresenta como uma alternativa viável para monitorização de eventos eruptivos em tempo quase-real, especialmente quando associados ao uso de ferramentas de processamento em nuvem como a plataforma do Google Earth Engine.ABSTRACT: The Cape Verde archipelago is composed of 10 islands. Fogo Island has been the center stage of the last eruption in this country. With a population of 37000 inhabitants, understanding the eruptive history and introducing remote sensing techniques can be paramount to mitigate volcanic risks and improve decision-making during crisis management. The last eruption in the Fogo Volcano, which began in November 2014, was the first eruptive event captured by the Sentinel-1A satellite, launched on April 3, 2014. The present work sought to complement previous research and present the potential of utilizing the data from the Synthetic Aperture Radar (SAR) Sentinel-1 mission to better monitor active volcanic areas and improve knowledge of base levels to help detect anomalies in the system. Thus, InSAR techniques were applied to SAR data acquired before, during, and after the eruptive event. Different InSAR-based methodological approaches using Sentinel-1’s SLC and GRD products related to the 2014/2015 eruption of the Fogo Volcano (Cape Verde) were tested and evaluated. Several techniques implying using the SLC and GRD products from Sentinel-1 were presented, pointing towards favorable and unfavorable factors in their utilization. Overall, the results obtained using both types of Sentinel-1 data corroborate the results and conclusions of previously published work that used remote sensing techniques to study and analyze this eruptive event. In the case of products derived from SLC, as it is data with greater complexity and size, they present more robust and diverse options for analysis, such as interferometric coherence computation and soil surface deformation calculation. However, when using ESA’s SNAP software to process Sentinel-1's SLC data, the reliability and robustness of the results obtained turns out to be very dependent on ancillary input data, such as the Fogo Island Digital Elevation Model computed by using SRTM data, which shows failures in relevant areas of the study area. Hence, GRD type products can be an excellent asset for near real-time volcanic event monitoring, for being less complex data than SLC type and being openly delivered using a pre-processed format requiring less computational capacity - a relevant constraint in crisis management. However, this product does not include phase information, reducing the full potential of the analytical possibilities. Nevertheless, the high potential of using GRD data to detect land surface changes using the same temporal scenarios (before, during, and after the eruptive event) was highlighted. The analyzes performed allowed us to conclude that, despite the lower sensitivity of the GRD data in areas with similar roughness, this product presents itself as a viable alternative for monitoring eruptive events in near-real time, especially when associated with the use of cloud processing tools like the Google Earth Engine platform.Pacheco, José Manuel RodriguesGil, Artur José FreireRepositório da Universidade dos AçoresTiengo, Rafaela de Paula2022-04-21T14:45:55Z2021-10-272021-10-27T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.3/6266202805280pormetadata only accessinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2022-12-20T14:34:42Zoai:repositorio.uac.pt:10400.3/6266Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T16:28:24.606103Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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