Géoinformatique et géostatistique : un aperçu

Un modèle hybride utilisant des séries chronologiques et une chaîne de Markov pour la détection des principales périodicités sur les données de température du volcan Nisyros, dans le sud de la mer Égée

Marsellos AE, Tsakiri KG, Kapetanakis S et Kyriakopoulos K

Le volcan Nisyros a connu une série d'événements volcaniques et sismo-tectoniques, notamment de récentes éruptions volcaniques phréatiques pénétrant dans une couche imperméable près de la surface. Les phénomènes géologiques et atmosphériques contribuent à la production de chaleur du système hydrothermal. Pour surveiller les fluctuations de température dues à une émission de gaz d'évent à Nisyros, un capteur de température a été installé dans une fumerolle près des sites de Lofos et de Laki. Les données de température brutes et décomposées ont été analysées pour déterminer les cycles de contribution de chaleur à la surface à partir de l'activité volcanique endogène et de l'interaction avec la température atmosphérique. La décomposition des séries temporelles à l'aide du filtre de Kolmogorov-Zurbenko et de l'approche par chaîne de Markov ont été utilisées comme outils complémentaires pour la détermination des principales périodicités des données de température. Le filtre de Kolmogorov-Zurbenko est utilisé pour la décomposition des séries temporelles des données de température en
composantes à long et à court terme de la série temporelle. L'analyse par chaîne de Markov a été utilisée pour déterminer de manière probabiliste la périodicité des données de température et l'impact de la charge globale sur les prévisions. En utilisant l'analyse spectrale et l'analyse de cluster, nous déterminons les principales périodicités des cycles à long et à court terme de contribution de chaleur. Les données brutes de température ont montré une fréquence accélérée de baisses horaires de température à la surface. De petites baisses de température se produisent dans les températures atmosphériques plus chaudes et des baisses de température spectaculaires se produisent lorsque les températures atmosphériques sont plus froides. Un phénomène physique ou mécanique peut empêcher la chaleur d'atteindre la surface. La décomposition des séries temporelles fonctionne bien dans les cycles à long terme tandis que la chaîne de Markov fonctionne mieux dans les cycles à court terme.
Les deux périodes sont liées aux cyclones qui se produisent dans la mer Égée. Comme Nisyros est une île, les mesures de température sont probablement affectées par divers phénomènes (cyclones, marées marines) qui se produisent dans la mer et affectent la convection hydrothermale.