Dissertations / Theses on the topic 'Merací volant'

This diploma thesis describes construction design of a measuring steering wheel. This mechanism replaces the original steering wheel in the tested vehicle. Connection is made via steering shaft through an adapter. Measured parameters are steering torque and angular position of steering while driving. Measurements obtained during test-ride show some of the dynamic aspects of the tested vehicle.

Le 26 octobre 2010, le Merapi, volcan le plus peuplé et le plus actif de l'île de Java en Indonésie, est entré en éruption. Depuis plusieurs mois, l'activité du volcan avait crû de manière exponentielle et les scientifiques s'attendaient à une éruption exceptionnelle. Leurs pronostics furent confirmés puisqu'un blast parcourut une distance de 8 km, rasa en partie deux villages évacués, et tua mbah Marijan, le « gardien des clés du volcan » et son entourage, ce qui perturba l'équilibre culturel de la région. Dans les jours suivants, l'activité du volcan continua de s'intensifier et des évacuations massives furent organisées. L'éruption paroxysmale du Merapi eut lieu dans la nuit du 4 au 5 novembre ; alors que plusieurs dizaines de milliers de villageois étaient en train de fuir le volcan, de puissantes coulées pyroclastiques dévastèrent les flancs du volcan, tuant et détruisant tout sur leur passage sur une distance maximale de 17 km. Cette nuit-là, plus de 250 personnes furent tuées et des milliers d'autres blessées. Le secteur agricole subit de lourdes pertes puisque de nombreuses récoltes et un grand nombre de têtes de bétail furent perdus. L'activité touristique de la région connut une réaction en chaîne d'impacts, générée en grande partie par la fermeture de l'aéroport de Yogyakarta. La thèse propose de faire une étude transversale et systémique de ces impacts en analysant comment gouvernement et populations se remettent de cette éruption et s'apprêtent à faire face à une future crise causée par le Merapi
On October 26th 2010, the Merapi volcano, the most populated and active volcano on the Java Island in Indonesia, began erupting. During several months, the volcano's activity grew exponentially and scientists were expecting an exceptional eruption. Their predictions got confirmed as a blast ran through a distance of 8 km, partially destructed two villages (that got evacuated) and killed mbah Marijan, the « Volcano's keys guardian » and his entourage. As a consequence, the cultural balance of the region got disrupted for a while. In the following days, the volcano's activity kept increasing and mass evacuations were organized. The paroxysmal eruption of Merapi occurred in the night of November 4th to 5th 2010, while tens of thousands of villagers were running away from the volcano. Powerful pyroclastic flows ran down its flanks, killing and destroying everything on their way over a maximum distance of 17 km. During that night, over 250 people were killed and thousands were injured. The agricultural sector suffered from heavy losses as many crops and livestock were lost. The tourism industry in the region experienced a chain reaction of impacts generated by the closure of Yogyakarta airport. The thesis offers to make a transversal and systemic study of these impacts by analyzing how the government and people recovered from the eruption and how they are to face a future crisis caused by the Merapi

Les connaissances actuelles sur le comportement hydrogéologique des édifices volcano-détritique sont encore limitées et cela limite la bonne gestion des ressources en eau. Depuis une décennie, sur les flancs du volcan Merapi, à Java Centre, en Indonésie, une pression croissante se fait sur la ressource en eau avec l'intensification des pratiques agricoles irriguées, la croissance de la population et les utilisations industrielles de l'eau. Le manque de connaissances sur les processus du cycle de l'eau par les consommateurs déclenche des conflits d'usage et le partage de l'eau devient une question centrale. Une compréhension plus précise du cycle de l'eau dans sa globalité dans ce genre de contexte est donc un point fondamental qui a besoin d'être amélioré.Ce travail a été axé sur la caractérisation des ressources en eaux souterraines à travers l’étude de la géométrie et des propriétés hydrodynamiques des systèmes aquifères /aquitards multi-couches à l'échelle d’un bassin versant expérimental sur le flanc Est du volcan Merapi. Pour couvrir tous les processus impliqués dans la circulation des eaux souterraines, une approche multi-disciplinaire a été choisi.Une nouvelle approche géologique et géomorphologique a été réalisé afin de caractériser la structure interne et l'architecture de dépôt sur le flanc Est du Merapi. Sur la base de ces résultats, un modèle conceptuel géologique et géomorphologique a été construit et révèle des formations détritiques chenalisées et connectées depuis les hautes altitudes jusqu’aux vallées, créant des chemins préférentiels pour les eaux souterraines.La caractérisation du climat avec l'estimation des termes du bilan hydrique et la description des principaux processus hydrologiques sont décrits par le suivi de deux années hydrologiques (2011-2012 et 2012-2013 ). Le climat tropical de cette région se caractérise par une période de mousson (Novembre à Mai ) et une saison sèche (Juin à Octobre ). Le bilan hydrologique est caractérisé par 40 % des précipitations sont perdus par évapotranspiration, 10 % s'écoulent et la moitié restante s'infiltre à travers l'édifice volcano-détritique et recharge les aquifères multicouches.Le fonctionnement hydrogéologique d'un environnement volcano-détritique complexe a pu être appréhendé à l’aide d’un suivi hydrogéologique, hydrochimique et géochimiques sur les sources et des puits peu profonds. Deux ceintures de sources ont été identifiées: la première est caractérisée par des sources de dépression alignées le long d'une ligne topographique tandis qu'une faille normale est probablement à l'origine de la seconde. L’utilisation de la température de l’eau de source comme traceur de l’altitude de recharge a permis l’identification de plusieurs systèmes aquifères multi-couches. Les propriétés hydrauliques de ces aquifères ont été établi à partir des l'analyses des essais hydrauliques. Le premier système aquifère est situé proche de la surface et possède une faible conductivité hydraulique. En revanche, un second système aquifère a été identifié en profondeur et possède une forte perméabilité. Le traceur “température” met en évidence un effet de mélange entre le premier et le deuxième aquifère au niveau des sources de basses altitudes . Ce phénomène est confirmé par les résultats des analyses isotopiques.L'application d'un modèle numérique couplant la circulation des flux, le transfert de masse ou le transfert de chaleur confirme le modèle conceptuel hydrogéologique et permet de quantifier la ressource en eau
The current knowledge on the hydrogeological behavior of the volcano-detritic edifices is still sparse and these lacks limit the attempting of water resource management. Since a decade, on the flanks of Merapi volcano, in Central Java, Indonesia, an increasing pressure is done on the water resource with the intensification of the irrigated agriculture practices, the growth of population and the water industrial uses. The lack of knowledge about the water cycle processes by the consumers triggers water use conflicts and the water sharing becomes a central issue. A most accurate understanding of the water cycle in its globality in this kind of context is hence a fundamental point that need to be improved.This work has been focused on the characterization of groundwater resource thought the identification of the extent, the geometry and hydrodynamic properties of the aquifers/aquitards multi-layered system at the experimental catchment scale on the Eastern flank of Merapi volcano. To cover all the processes involved into the groundwater circulation, a multi-disciplinary approach has been chosen.A new geological and geomorphological approach is performed to characterize the internal structure and the deposit architecture on this zone of the Eastern flank of the Merapi. Based on these results, a geological and geomorphological conceptual model has been built and insists on the channelized detritic formations connected from the upper parts to the low lands through the volcanic edifice and that create preferential groundwater path ways.The climate characterization with the estimation of the water balance terms and the description of main hydrological processes are described with the monitoring of two hydrological years (2011-2012 and 2012- 2013). The tropical climate of this region is characterized by seasonal monsoon (November to May) and dry season (June to October). The global water balance can be distributed as follow: 40% of rainfall are lost by evapotranspiration, 10% runs off and the remaining half infiltrates through the volcano-detritic edifice to recharge the multi-layered aquifers.The hydrogeological functioning of a complex volcano-detritic environment is explained through the implementation of hydrogeological, hydrochemical and geochemical monitoring on inventoried springs and wells. Two spring belts are described, the first one is characterized by depression spring along a topographic line while a normal fault is probably at the origin of the second one. The identification of a multi-layered aquifer systems has been done based on the determination of the spring water temperature as a relevant tracers of the recharge elevation and the groundwater circulations. The hydraulic properties of these aquifers have been investigated from the analysis of hydraulic tests. Results show a low permeable aquifer close to the surface with a local recharge while a second aquifer system with high permeability and regional recharge is located deeper. The tracer temperature shows a mixing effect between the first and the second aquifers in the springs at low elevation. This phenomenon is confirmed by the isotope analysis.The application of a coupled numerical model between flow circulation, first mass transfer and second heat transfer confirms the hydrogeological conceptual model of volcano-sedimentary edifice and allows to quantify the water resource

Merapi volcano, located in Central Java, is one of the most active volcanoes in Indonesia. 2 million people are living in its immediate neighborhood. Therefore Merapi was selected within the International Decade of Natural Disaster Reduction (IDNDR) of UNESCO as one of 15 so called high risk volcanoes in the world. National and International research groups from Indonesia, France, Netherlands, Japan, USA and Germany are working on Merapi. Different methods are applied on Merapi to study the volcanic processes and to improve the possibilities to predict future eruptions. In this thesis the importance of gravity changes in space and time for the analysis of volcanic processes is analyzed and further developed. First the basic theory of Earth's gravity field and gravity anomalies is described. For the interpretation of gravity anomalies several programs have been developed using the MATLAB software package. The programs are used for the interpretation of gravity changes in time which have been observed five times between summer 1997 and summer 2000 in a repetition network around Merapi volcano. This network consists of 23 stations. During all campaigns four LaCoste&Romberg gravimeters model G and D have been used. Height changes at the observation sites are controlled by GPS-observations which have been carried out in parallel with the gravity measurements. The observed gravity and height changes are small. They reveal that Merapi volcano is just now an open system where no large stresses can build up. Nevertheless possible models are developed to explain the observed changes. Based on four geometric models of magma chamber and conduit within the volcano?s edifice as found in the literature the migration of magma in the conduit is investigated. The conduit system thereby is modeled by a cylinder, the magma chamber by a sphere. It is shown, that gravity changes map the migration of the magma, if gravity changes at stations at the crater rim are considered. Gravity changes at stations far away from the volcano conduit (2 ? 25 km) can be explained by changes within the geohydrothermal system. For this purpose particular ground water layers as determined by other geophysical methods (resistivity observations, magnetotelluric measurements and LOTEM) are modeled as concentric cylinders around the conduit of Merapi volcano. The resulting density changes in the cylinders explain with sufficient accuracy the observed gravity changes. Precise repeated gravity observations in combination with other geophysical methods allow therefore the detailed analysis of subsurface mass migration within a volcano.

L’intérêt de la télédétection appliquée aux volcans actifs et potentiellement dangereux a été démontré depuis longtemps dans la mesure où cette technique a participé à l’amélioration de la compréhension des processus éruptifs et des aléas volcaniques, amélioration qui permet une réduction des risques volcaniques. Nous avons entrepris plusieurs études volcanologiques reposant sur l’usage d’images de moyenne et haute résolution spatiale, qu’elles soient optiques (IKONOS, Pléiades, GeoEye, Quickbird and SPOT5), radar (ALOS-PALSAR) ou bien thermiques (ASTER et MODIS «hot spot»). Associées à l’analyse de MNTs et de photographies aériennes acquises par un drone, ces études ont consisté à appliquer des techniques de télédétection sur le Semeru et le Merapi, deux des volcans composites les plus actifs et les plus densément peuplés de l’ile de Java en Indonésie. Cette recherche fondée sur la télédétection a permis de mettre en évidence des structures géologiques et tectoniques, d’identifier, de classer et de cartographier des dépôts éruptifs sur les deux volcans et a servi à améliorer l’évaluation des risques à la suite des grandes éruptions de 2002-2003 au Semeru et de 2010 au Merapi. Nous avons également initié une étude afin de comprendre les interactions entre l’activité éruptive et le contexte sismo-tectonique régional en utilisant l’analyse des données MODIS avec la méthode MODVOLC. Nous avons remis à jour la carte géologique du volcan Semeru en y associant des données issues de l’interprétation d’images HSR récentes, des photographies aériennes, l’analyse de MNTs et des observations de terrain, notamment dans le réseau hydrograhique qui convoie des lahars. Nous avons décrit l’histoire éruptive postérieure à 2001 au Semeru en incluant la grande éruption à l’origine des écoulements pyroclastiques (EPs) en 2002-2003 et les éruptions effusives de 2012-2014, qui constituent un phénomène rarement observé sur ce volcan. Le Semeru a produit un volume de 2.5 ± 0.5 106m3 de coulées de lave provenant du cratère sommital entre 2010 et 2014, ce qui peut annoncer, pour la première fois depuis 1967 ou 1941, une modification profonde du style éruptif de ce volcan. Au moment de terminer cette thèse, le dome-coulée situé dans le cratère Jonggring-Seloko continue à croître et les coulées de lave dépassent 2 km de longueur dans la cicatrice majeure en pente raide sur le flanc SE ; leurs fronts pourraient s’effondrer et produire des EPs dont le volume moyen pourrait excéder les valeurs de 3 à 6.5 million de m3 mesurées sur la période 1967-2007. Les écoulements futurs pourront déborder des parois de la cicatrice vers l’aval et se propager vers les vallées des flancs est et sud-ouest. L’épisode éruptif du 26 octobre au 23 novembre 2010 s’est avéré l’événement majeur de l’activité du Merapi depuis 1872. Notre interprétation des images HSR démontre qu’à l’issue des éruptions explosives, le sommet du Merapi a perdu un volume de 10 x 106m3 et la gorge de Gendol orientée SSE a été élargie jusqu’à mesurer 1.3 x 0.3 x 0.2 km. Le nouveau cratère élargi et profond inclut le dome post-2010, qui a été fracturé en 2013, tandis que ses parois verticales instables peuvent être fragilisées par les explosions mineures de 2013 et 2014. Nous avons identifié et cartographié les dépôts pyroclastiques et de lahar de 2010 en appliquant plusieurs méthodes de classification aux images optiques HSR et aux données polarisées de Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO). Les résultats démontrent la capacité de l’imagerie satellitaire HSR à capturer l’extension et les impacts de dépôts immédiatement après une grande éruption et avant tout remaniement. Cette technique met en exergue l’utilité de l’imagerie haute résolution et des données radar pour les volcans en activité persistante dont l’accès est souvent rendu impossible. (...)
Remote sensing has long been recognized as a tool for analysis at active and hazardous volcanoes because it can augment our understanding of the processes that underlie volcanic activity so as enable us to apply this understanding to volcanic risk reduction. This thesis presents a volcanological study using High-Spatial Resolution optical images (IKONOS, Pléiades, GeoEye, Quickbird and SPOT5 satellites), radar data (ALOS-PALSAR sensor) and thermal (ASTER satellite and MODIS hot spot) images. In association with DEMs and low-altitude aerial photographs, remote sensing techniques have been applied for tracing the evolution of activity at Semeru and Merapi, two of the most active and densely populated volcanoes in Java, Indonesia. This remotely sensing-based study has unraveled structures, geological features and erupted deposits of both volcanoes and has improved the existing hazard assessment after their most recent eruptions. The thesis also presents the first advance towards deciphering possible interactions between regional tectonic earthquakes and renewed stages of eruptive activity of Merapi and Semeru volcanoes based on the analysis of volcanic hotspots detected by the MODVOLC technique. The geological map of Semeru is updated, including additional data derived from the interpretation of the most recent satellite images, aerial photographs, DEM analysis and fieldwork. The post-2001 eruptive activity at Semeru, including the large PDC-forming eruption in 2002-2003 and uncommon lava flow eruptions in 2010-2014 are investigated. The fact that Semeru has produced several lava flows from the central summit vent between 2010 and 2014 may herald a profound change in eruption style for the first time since at least 1967. At the time of writing, a dome-fed coulée in the Jonggring-Seloko crater continues to grow and lava flows are extending to distances of >2 km down Semeru's SE-scar; their fronts may collapse and produce large-volume pyroclastic density currents (PDCs), perhaps exceeding the average (1967-2007) volume range of 3 to 6.5 million m3. Future dome-collapse PDCs may travel farther down the main SE scar and can spill over its lowermost rims towards the southwest and eastward radiating drainage network. The 26 October-23 November 2010 eruption was the Merapi’s largest event since 1872 (it attained VEI=4). The interpretation of HSR images shows that due to the explosive eruptions, the summit area lost about 10 x 106m3 and the SSE-trending Gendol Breach enlarged to reach 1.3 x 0.3 x 0.2 km in size. The new, enlarged and deep summit crater including the 2010 lava dome is extremely unstable having been weakened by the post-2010 explosive events. This instability is a result of the steep Gendol Breach below the mouth of the crater and the steep and unstable crater walls. The 2010 Merapi pyroclastic and lahar deposits have been identified by applying several classification methods to HSR optical images and dual-polarization synthetic aperture radar (SAR) data. The results show the ability of remotely sensed data to capture the extent and impacts of pristine deposits shortly after emplacement and before any reworking, and highlight the purpose of using high-spatial resolution imagery and SAR data on persistently active volcanoes where access for field survey is often impossible. The 2010 tephra and PDC deposits covered ca. 26 km2 in two catchments of Gendol and Opak Rivers on Merapi’s south flank, i.e. 60-75% of the total PDC deposit area and a total bulk volume of 45 x 106m3. The tephra-fall deposit covered an area of ca. 1300 km2 with a volume range of 18-21 x 106m3. Volumes of these deposits were estimated using the areas determined from remote sensing data and deposit thickness measured in the field. (...)
Penginderaan jauh telah lama dikenal sebagai suatu alat untuk analisis di gunungapi aktif dan berbahaya karena dapat meningkatkan pemahaman kita tentang proses yang mendasari aktivitas gunung berapi sehingga memungkinkan kita untuk menerapkan pemahaman ini dalam pengurangan risiko erupsi gunungapi. Disertasi ini menyajikan studi vulkanologi menggunakan citra satelit optik resolusi tinggi (IKONOS, Pléiades, GeoEye, Quickbird dan SPOT5), data radar (ALOS-PALSAR sensor) dan citra termal (satelit ASTER dan hotspot MODIS). Dalam kaitannya dengan DEM dan foto udara, teknik penginderaan jauh telah diterapkan untuk melihat evolusi aktivitas di Semeru dan Merapi, dua gunung berapi yang paling aktif dengan kepadatan penduduk yang tinggi terletak di Pulau Jawa, Indonesia. Studi berbasis penginderaan jauh ini telah mengkaji struktur, fitur geologi dan material erupsi dari kedua gunungapi tersebut dan telah mempertajam penilaian bahaya yang ada setelah erupsi terkini. Disertasi ini juga menyajikan kemajuan awal dalam menafsirkan kemungkinan interaksi antara gempa tektonik regional dan aktivitas gunungapi Merapi dan Semeru berdasarkan analisis hotspot vulkanik yang terdeteksi oleh MODVOLC. Peta geologi Semeru telah diperbaharui dengan memasukkan data tambahan yang berasal dari interpretasi citra satelit terbaru, foto udara, analisis DEM dan data lapangan. Aktivitas erupsi pasca-2001 di Semeru, termasuk erupsi dengan aliran pirokastik (Pyroclastic Density Current/PDC) besar pada tahun 2002-2003 dan erupsi tidak biasa dengan aliran lava pada 2010-2014, telah dikaji. Fakta bahwa Semeru telah menghasilkan beberapa aliran lava dari kawah di puncak antara tahun 2010 dan 2014, mengindikasikan perubahan besar dalam gaya erupsi untuk pertama kalinya setidaknya sejak 1967. Pada saat penulisan disertasi ini, sebuah kubah lava (Coulée) di kawah Jonggring- Seloko terus tumbuj dan aliran lava yang memanjang hingga jarak >2 km arah tenggara Semeru; ujung lava kemungkinan dapat runtuh dan menghasilkan aliran piroklastik yang mungkin melebihi volume rata-rata (tahun 1967 hingga 2007) dalam kisaran 3-6.5 juta m3. Aliran piroklastik yang akan datang mungkin mengalir sepanjang gawir utama ke arah tenggara dan dapat menyebar melampaui lereng paling bawah ke arah barat daya dan ke arah timur menyebar ke jaringan drainase. Erupsi yang terjadi pada 26 Oktober-23 November 2010 adalah erupsi terbesar Merapi (mencapai VEI 4) sejak 1872. Interpretasi citra resolusi tinggi menunjukkan bahwa daerah puncak kehilangan batuannya sekitar 10 juta m3 akibat erupsi eksplosif. Erupsi juga memperbesar “Gendol Breach” dengan orientasi tenggara menjadi berukuran 1.3x0.3x0.2 km. Kawah puncak yang baru, diperbesar dan dalam, termasuk juga kubah lava tahun 2010 sangat tidak stabil dan telah diperlemah oleh beberapa erupsi eksplosif pasca-2010. Ketidakstabilan ini diakibatkan oleh curamnya Gendol Breach di bawah mulut kawah dan kondisi dinding kawah yang curam dan tidak stabil. Deposit piroklastik dan lahar diidentifikasi dengan menerapkan beberapa metode klasifikasi terhadap citra optik resolusi tinggi dan data dual-polarisasi Synthetic Aperture Radar (SAR). Hasilnya menunjukkan kemampuan data penginderaan jauh untuk merekam jangkauan dan dampak dari deposit murni sesaat setelah pengendapan dan sebelum proses erosi, serta menyoroti tujuan penggunaan citra resolusi tinggi dan data SAR di gunungapi sangat aktif dengan akses untuk survei lapangan sering kali tidak memungkinkan. Endapan tephra dan PDC menutupi area sekitar 26 km2 di dua DAS, Kali Gendol dan Opak, di sisi selatan Merapi, atau 60-75% dari total luas endapan PDC, dan total volume 45 juta m3. Deposit tephra jatuh menutupi area seluas sekitar 1.300 km2 dengan volume 18-21 juta m3. Volume endapan vulkanik ini diestimasi menggunakan informasi luas yang ditentukan dari data penginderaan jauh dan ketebalan yang diukur di lapangan. (...)

Cette thèse aborde l'aspect dual des lahars, en s'intéressant aux corridors qu'ils forment sur les pentes du volcan, et dans lesquels se pratiquent des extractions de sables et de blocs. La méthode combine terrain (mesures topographiques, échantillonnage, enquêtes, questionnaires), laboratoire (sédimentologie) et analyse d'images satellites. La thèse s'intéresse d'abord à l'étude des lahars en tant qu'aléas, à leur récurrence, aux événements principaux survenus pendant la mousson 2010-2011, et examine les rythmes et processus de formation de corridors de lahars. Ces impacts causent des dégâts, qui sont quantifiés et cartographiés. Une étude de la perception et la connaissance de l'aléa permettent de mieux situer les communes menacées. Enfin, après avoir étudié la formation des corridors, le matériel qui les compose est analysé : différents lithofaciès sont décrits, et une attention plus spéciale est portée sur les sables qui représentent une matière première prisée. La thèse explique le fonctionnement des extractions, et quantifie l'évolution de cette activité. Les conséquences de l'éruption de 2010 sont analysées pour mieux saisir le fonctionnement de cette activité, et pout tenter de comprendre le risque qui peut y exister pour les travailleurs. Cela ouvre sur une vision plus large des processus de vulnérabilité, de capacité et de résilience, et aboutit à une analyse systémique du risque dans lequel l'activité d'extraction tient une place importante. La thèse explore différents aspects des lahars, différents espaces dangereux (villages/sites d'extraction). L'analyse est réalisée à l'échelle du volcan, soutenue par des études de cas à échelle locale.

Cette thèse est une étude de géomorphologie et des risques associés aux lahars, coulées de débris ou de boues volcaniques, menée sur le volcan Merapi à Java Centre. La double orientation de recherche comprend une approche fondamentale, visant à mieux comprendre les mécanismes de déclenchement et d'écoulement des lahars, et une vocation appliquée, dans la perspective de renforcer les systèmes de surveillance et d'alerte actuels. La 1ère partie est consacrée à une présentation détaillée de l'originalité du terrain d'étude (île très densément peuplée de Java et le volcan Merapi), de la thématique de la recherche (les lahars, qui constituent un objet d'étude géomorphologique exceptionnel) et des méthodes utilisées dans la thèse. La 2de partie présente de façon thématique les résultats obtenus par l'auteur au Merapi. L'intensité des pluies est le principal facteur de déclenchement des lahars. Les seuils pluviométriques déclencheurs varient très fortement dans l'espace (rôle des facteurs topo-climatiques) et dans le temps, en fonction de l'origine synoptique des pluies. Le taux de dénudation du Merapi compte parmi les plus importants au monde grâce à la récurrence quasi-annuelle des lahars. Les taux d'ablation moyens sont nettement supérieurs à ceux rencontrés sur les autres volcans. Entre 500 et 1000 m d'altitude, les lahars du Merapi ont des caractéristiques d'écoulement particulières caractérisées par une charge solide faible et d'une très grande variabilité spatio-temporelle. Bien que les lahars soient au Merapi moins meurtriers que les écoulements pyroclastiques, ils sont beaucoup plus dommageables pour les biens exposés. La 3e partie est consacrée à l'évaluation et à la cartographie des risques associés, selon 2 méthodes : un micro-zonage de la menace, à l'échelle du 1/10000 en zone rurale et 1/2000 dans la ville de Yogyakarta, et une cartographie de l'ensemble du volcan appuyée sur un SIG
The present work is a study of geomorphology and risks associated with lahars (volcanic debris flows or mudflows) at the merapi volcano area, central java (indonesia). The aims of the study are twofold: 1) to understand the triggering and flow processes; 2) to improve the surveillance and warning systems in lahar-prone areas. The first part of this dissertation describes the study area (the highly populated island of java and the merapi volcano) and presents the research topic (lahar, which is an intricate object of investigation) and methods, based on instrument sourced data and field data. The second part of the dissertation is a thematic presentation of the research results at mt merapi. Lahar triggering is complex. Triggering rainfall thresholds vary widely over space and time, and is mainly influenced by the synoptic origin of rainfall. This part also deals with the sedimentary budget and geomorphological changes within the boyong channel. The denudation rate at merapi is one of the highest in the world, due to the high frequency of lahars. Only 10% of the erosion takes place at less than 1000m in elevation, which indicates that the bulking factor of lahar is poor, due to a rapid reduction of sediment and great variations of sediment concentration during the flow. The main differentiating feature comes from the presence of transient and unsteady phases within the lahar, which often alternates with normal streamflow. The third part of this dissertation is dedicated to lahar hazard and risk zonation. Two methods are proposed: the first one is micro-zonation. The results are six detailed hazard-zone maps for flooding and lahar at the 1/10,000 scale in rural areas and 1/2,000 scale within yogyakarta city. The second method is based on a gis, which includes hazards, vulnerability assessment of property and qualitative appraisal of factors relating to peoples vulnerability

L'éruption de 2010 du Merapi est la première grande éruption explosive du volcan qui a été observée instrumentalement. Dans ce travail, nous étudions les précurseurs de l'éruption et le comportement du volcan avant l'éruption en reliant les caractéristiques sismiques avec d'autres observations disponibles. Nous présentons les principaux aspects de l'activité sismique au cours de la crise de 2010, tels que la chronologie de la sismicité, l'évolution spatio-temporelle des positions de source de séisme et les changements de vitesse sismique. En effectuant des localisations absolues et relatives, nous obtenons des preuves de l'existence de zones asismiques, concordant avec des études antérieures, que nous interprétons comme des zones plus ductiles. La migration du magma de la partie profonde à la partie superficielle du conduit à travers la zone asismique supérieure est mise en évidence par un déplacement vers le haut des hypocentres. Nous analysons l'énergie sismique quantifiée par le RSAM calculé pour plusieurs bandes de fréquences. Ces fonctions affichent des accélérations claires dans les dernières semaines avant l'éruption. Ce comportement est utilisé pour effectuer des prévisions d'éruption volcanique rétrospective avec la méthode « Material Failure Forecast » ou FFM. Le début de la première éruption est estimé avec une bonne précision. Nous proposons une méthode originale de détection d'événement basée sur un rapport d'énergie. En utilisant cette méthode et la corrélation de la forme d'onde, nous identifions 10 familles de séismes similaires. Ces multiplets sismiques sont situés en dessous ou au -dessus de la zone asismique supérieure et sont composés soit d'événements volcano-tectoniques soit d'événements basse fréquence. Certains de ces groupes ont été actifs pendant plusieurs mois avant la crise éruptive alors qu'une famille qui comprend 119 événements répétitifs est apparue 20 heures avant le début de l'éruption. Nous estimons des variations de vitesse sismique, liées principalement à l'activité magmatique, en utilisant la coda des multiplets et les fonctions d'intercorrélation du bruit sismique. Ces variations montrent une forte variabilité spatiale et temporelle de leur amplitude et de leur signe. Bien qu'elles ne puissent pas être décrites par une simple tendance unique, ces variations de vitesse peuvent être considérées comme un précurseur de l'éruption. En utilisant les résultats précédents ainsi que d'autres observations, nous déterminons les particularités associées à la grande éruption explosive de 2010. En outre, nous proposons un scénario chronologique de l'activité pré- éruptive du Merapi
The 2010 eruption of Merapi is the first large explosive eruption of the volcano that has been instrumentally observed. In this work, we study the eruption precursors and the pre-eruptive volcano behaviour by linking seismic features with other available observations. The main characteristics of the seismic activity during the 2010 crisis, including the chronology of seismicity, the spatio-temporal evolution of earthquake source positions and the seismic velocity changes, are presented. By performing absolute and relative locations, we obtain evidences of aseismic zones which are consistent with earlier studies and are interpreted as more ductile zones. Magma migration from the deep to the shallow part of the conduit through the upper aseismic zone is revealed by an upward shift of the hypocenters. We analyse the seismic energy quantified by RSAM calculated for several frequency bands. These functions display clear accelerations in the last few weeks before the eruption. This behaviour is used to perform hindsight eruption forecasting with the Material Failure Forecast method (FFM). The onset of the first eruption is estimated with a good precision. We propose an original method of event detection based on energy ratio. Using this method and waveform correlation, we identify 10 families of similar earthquakes. The seismic multiplets are located either below or above the upper aseismic zone and are composed of either volcano-tectonic or low-frequency events. Some of the clusters were active during several months before the eruptive crisis while a family that includes 119 repeating events appeared 20 hours before the eruption onset. Seismic velocity variations associated mainly with magmatic activity are estimated using the coda of both multiplets and noise cross correlation functions. These variations display strong temporal and spatial variability of their amplitude and sign. Although they cannot be described by a unique simple trend, these velocity variations can be considered as an eruption precursor. Using the preceding results together with other observations, we determine the specific features associated with the large explosive eruption of 2010. Furthermore, we propose a chronological scenario of the pre-eruptive activity of Merapi 2010 unrest

Les dômes de lave du Merapi (Java, Indonésie) s'accumulent au sommet du volcan et se détruisent régulièrement sous forme d'écoulements denses, associés parfois à des déferlantes pyroclastiques. Ce genre d'éruption représente un risque majeur pour les populations. Les éruptions étant souvent imprévisibles, il nous fallait comprendre leur origine en établissant un modèle d'éruption à partir d'observations de terrain couplées à des simulations numériques théoriques. La genèse des écoulements denses comme celle des déferlantes s'explique par l'effondrement gravitaire de dômes très pauvres en gaz. Les déferlantes ne se produisent que lorsque s'effondre un dôme actif, âgé au maximum de 1 à 2 ans. Une nouvelle méthode de quantification de la dynamique des déferlantes, à partir de l'étude statistique des dégâts, nous a permis de démontrer qu'elles sont issues en continu des écoulements à blocs-et-cendres et que leur puissance est liée a la topographie. Afin d'acquérir des données précises sur la dynamique des dômes actifs, nous avons mis au point une surveillance aérienne du sommet avec reconstitution précise par stéréophotogrammétrie numérique de la zone sommitale ainsi que de l'ensemble des déplacements de sa surface. En couplant l'ensemble des données recueillies a des simulations thermo-mécaniques réalisées grâce au logiciel FLAC, nous avons montré qu'il est possible de reproduire l'évolution des dômes du Merapi à partir d'un modèle où la pression du système magmatique augmente régulièrement aux alentours de 1000 Pa. J-1 lorsque le dôme commence a figer. Les caractéristiques de l'éruption qui va suivre dépendent de l'antagonisme entre l'augmentation de pression magmatique et le refroidissement du dôme. Si la pression dépasse la résistance du dôme avant qu'il ne soit complètement figé, celui-ci s'effondre en engendrant des déferlantes. Si le refroidissement est plus rapide, le dôme se fige, empêchant la pression de se propager en son sein et d'atteindre une valeur critique.

Le merapi est un volcan qui a une activite quasi-continue. L'explosion est normalement accompagnee par une serie de nuees-ardentes, dites merapiennes. La chronologie d'activite volcanique varie d'une activite a l'autre, il est donc difficile de trouver le niveau d'activite sismique critique pour ce volcan. En principe, il y a 2 types d'activite: avec et sans seismes volcanotectoniques de types vta et vtb. Les donnees de seismes de types vta et vtb recoltees au courant de l'annee 1991 qui ont servi a cette etude, ont fait l'objet d'un traitement de routine (depouillement, localisation de l'hypocentre,). Ce traitement nous a conduit a remarquer que les seismes de type vta et ceux de vtb sont separes par une zone asismique a environ 1. 5 km de profondeur. Ce resultat et celui de l'analyse petrographique (berthommier et al. , 1992) conduisent a l'existence d'une poche magmatique a cette profondeur. Parmi les seismes de type vtb, nous avons trouve certains de forme similaire, que l'on appelle doublets ou multiplets. En analysant la variation du delai le long du sismogramme, en utilisant la methode inter-spectrale de la fenetre mobile, nous avons constate que la vitesse sismique a augmente d'environ 1. 7% de janvier a septembre 1991. Cette valeur est de l'ordre de dix fois celle observee sur la region tectonique. L'augmentation de vitesse est generee par la croissance de la pression du magma avant l'eruption. La surveillance de la formation du dome de 1994 a montre que, au bout d'un moment, le processus s'arrete. Nous supposons que ceci est du a l'equilibre qui s'etablit entre la pression du magma a l'extremite du conduit et la pression lithostatique que genere le dome lui meme. Si cet equilibre quasi-stable est interrompu, l'explosion se produit comme celle du 22 novembre 1994

La thèse est consacrée à l'analyse des données d'une surveillance continue du Potentiel Spontané (PS), obtenues sur le volcan Merapi, dans le but d'identifier les signaux de PS liées à l'activité volcanique. La comparaison dePS avec la météorologie montre que les propriétés les plus manifestes dans les données de PS sont produites par des variations d'infiltration d'eau de pluie et de pression atmosphérique. Les techniques spéciales de traitement des données ont été developpé pour reduire les effets météorologiquies. Pour identifier les signaux associés à l'activité volcanique, les séries temporelles de PS ont été comparées aux données de sismicité large bande. Un rapport statistiquement stable a été trouvé entre les signaux anormaux de PS et la sismicité de periode ultra-longue (ULP). L'occurrence des anomalies de PS liées à la sismicité ULP pourrait être provoquée par l'effet électro-cinétique du flux de fluide dans la proximité du dôme de lave
The thesis is devoted to the analysis of the continuous Self-Potential (SP) monitoring date registered on Merapi volcano, with the purpose to identify related to volcanic activity SP signals. The comparison between SP and meteorolopical parameters shows that the most prominent features in the SP data are produced by rain water infiltration and air pressure. Special techniques of data processing were developed to reduce the meteorological influence on the SP. To identify the signals associated with volcanic activity, the SP time series were compared to broadband seismicity. A statistically stable relationship was found between anomalous SP signals and ultra-long-period (ULP) seismicity with dominant periods <100s. In contrast, the anomalies were not present in ground temperature data nor in SP data recorded 1km from the summit. The occurrence of SP anomalies associated with ULP-seismicity might be caused by the electro-kinetic effect of fluid flow in subsurface near the lava dome

Les bilans de masse et d'energie permettent de connaitre et de quantifier les phenomenes de transport de magma dans les edifices volcaniques. Ce travail utilise les techniques microgravimetriques pour obtenir des donnees de pesanteur et d'altitude, evaluer leurs variations et les interpreter en relation avec l'activite volcanique. Les instruments utilises sont extremement sensibles et doivent etre utilises avec beaucoup de precautions. Une comparaison internationale de gravimetres absolus et relatifs a sevres et des essais en caisson etanche ont permis de connaitre les performances et les limites du gravimetre scintrex cg3-m utilise sur le terrain. Il est parfaitement adapte aux signaux attendus sur les volcans. Ces techniques sont appliquees essentiellement au volcan de l'arc de subduction indonesien, le merapi (3000 metres). Une nouvelle carte d'anomalies de bouguer est obtenue pour la region du merapi et une premiere carte d'anomalie sommitale permet de montrer le caractere tres peu dense du cone. Les variations d'altitude sont obtenues avec des recepteurs gps en differentiel. Les variations de pesanteur sont obtenues d'une part en repetant des mesures sur un reseau et d'autre part en enregistrant en continu la pesanteur avec un gravimetre lacoste-romberg, egalement valide dans un premier temps. L'interpretation des mesures repetees entre 1993 et 1995 est en accord avec un modele de systeme volcanique ouvert, continuellement alimente en magma chaud qui cristallise et degaze, en montant. Les enregistrements en continu montrent une correlation entre le signal gravimetrique et l'activite sommitale du volcan. Cela suggere que l'activite superficielle est en etroite relation avec la chambre magmatique, situee a environ 2 a 3 kilometres sous le sommet

Basée sur trente mois d’enquête ethnographique, cette thèse porte sur un processus de réinstallation d’un village des hautes terres du volcan Merapi à Java centre en Indonésie à la suite de l’éruption de 2010. À travers l’étude diachronique et synchronique de ce processus, l’analyse montre qu’au-delà des changements sociaux, des reconfigurations socio-spatiales, des enjeux économiques et politiques que soulève la mise en place du programme de réinstallation par le gouvernement indonésien, des éléments significatifs de l’espace social villageois se sont maintenus : permanence des relations de proximité résidentielle, maintien de l’organisation et de l’unité sociale, maintien des liens à l’ancien territoire villageois et à la sylve environnante, ancrage spatial rituel similaire. Cette continuité, plusieurs années après la réinstallation, met en lumière l’existence de modes de territorialité spécifiques en lien avec le volcan. Ces modes s’inscrivent à la fois dans une histoire écologique longue, dans l’histoire des relations avec le pouvoir central et le pouvoir traditionnel régional ainsi que dans un rapport à la terre dans lequel l’entité volcanique est complètement intégrée à la vie sociale des humains. L’analyse de ce processus de réinstallation sur le long terme, selon une approche multiscalaire intégrant les relations que le village entretient avec l’extérieur, permet de montrer que l’incertitude inhérente au volcanisme de la région est socialement structurante et de surcroît, qu’elle façonne un milieu de certitude. C’est en ce sens que l’on peut parler, pour évoquer l’espace des hautes terres du volcan, d’une construction « volcanique » de l’espace social
Based on a thirty month ethnographic survey, this thesis focuses on a resettlement process of a Merapi volcano upland village (central Java in Indonesia) following the eruption of 2010. Through diachronic and synchronic approach of this process, this thesis shows that beyond social changes, socio-spatial reconfigurations, economic and political issues raised by the implementation of the resettlement program by the Indonesian government, significant elements of the village social space have been maintained : permanence of residential proximity relations, maintenance of organization and social unity, maintenance of relationswith the former village territory and with the surrounding forest, similar ritual spatial anchorage. This continuity, several years after the resettlement, highlights the existence of specific modes of territoriality related to the volcano. These modes are part of a long ecological history, of the history of relations with the central power and the traditional regional power as well as of a specific relationship to the land in which the volcanic entity is completely integrated into the human social life. The analysis of this long-term resettlement process, using a multi-scale approach integrating the village's relations with the outside world, shows that the uncertainty, inherent in the regional volcanism, is socially structuring and, in addition, that it shapes a milieu of certainty. It is in this sense that one can speak, to evoke the Merapi volcano upland space, of a "volcanic" construction of the social space.Keywords: Post-disaster resettlement, Social Space, Volcano, Java, Indonesia

Cette thèse aborde l'aspect dual des lahars, en s'intéressant aux corridors qu'ils forment sur les pentes du volcan, et dans lesquels se pratiquent des extractions de sables et de blocs. La méthode combine terrain (mesures topographiques, échantillonnage, enquêtes, questionnaires), laboratoire (sédimentologie) et analyse d'images satellites. La thèse s'intéresse d'abord à l'étude des lahars en tant qu'aléas, à leur récurrence, aux événements principaux survenus pendant la mousson 2010-2011, et examine les rythmes et processus de formation de corridors de lahars. Ces impacts causent des dégâts, qui sont quantifiés et cartographiés. Une étude de la perception et la connaissance de l'aléa permettent de mieux situer les communes menacées. Enfin, après avoir étudié la formation des corridors, le matériel qui les compose est analysé : différents lithofaciès sont décrits, et une attention plus spéciale est portée sur les sables qui représentent une matière première prisée. La thèse explique le fonctionnement des extractions, et quantifie l'évolution de cette activité. Les conséquences de l'éruption de 2010 sont analysées pour mieux saisir le fonctionnement de cette activité, et pour tenter de comprendre le risque qui peut y exister pour les travailleurs. Cela ouvre sur une vision plus large des processus de vulnérabilité, de capacité et de résilience, et aboutit à une analyse systémique du risque dans lequel l'activité d'extraction tient une place importante. La thèse explore différents aspects des lahars, différents espaces dangereux (villages/sites d'extraction). L'analyse est réalisée à l'échelle du volcan, soutenue par des études de cas à échelle locale.

L'activité des volcans andésitiques, tels que le Mont St Helens (États-Unis), Montserrat (Antilles) ou encore le Merapi (Indonésie), alterne entre des périodes relativement calmes, avec coulées de lave et formation d'un dôme, et des événements explosifs parfois très violents. Prévoir les transitions entre ces deux régimes est essentiel pour assurer la sécurité des populations voisines, mais demeure actuellement un vrai défi. Or les données expérimentales et les observations de terrain montrent que l'explosivité du magma est étroitement liée à son contenu en gaz. L'objectif de cette thèse est d'améliorer notre compréhension de l'évolution de ce contenu en gaz et de son influence sur l'activité volcanique, en nous appuyant sur des simulations numériques, l'analyse de données expérimentales ainsi que sur l'interprétation de données de déformation enregistrées au Merapi.Une part importante de ce travail réside dans le développement et l'amélioration de modèles d'écoulement en 2D pour prendre en compte le dégazage dans la partie supérieure du conduit, en régime transitoire. Nous présentons un modèle d'écoulement du gaz en temps qui tient compte des pertes en gaz aux bords du conduit et à sa sortie, selon les conditions présentes dans la roche encaissante et le dôme. Nous proposons également une adaptation des modèles de conduit permettant de coupler complètement l'écoulement du gaz avec celui du magma pour étudier l'évolution des conditions dans le conduit en régime transitoire. À partir de simulations de l'évolution du dégazage lors de l'emplacement d'un dôme, nous identifions les para-mètres contrôlant les pertes en gaz. Nos résultats montrent que ces pertes sont extrêmement sensibles à l'évolution de la perméabilité du magma et des gradients de pression autour du conduit en réponse au poids du dôme. La perméabilité du dôme a quant à elle peu d'influence. Au cours de la croissance du dôme, les pertes en gaz diminuent en profondeur. En haut du conduit, la pression du gaz augmente de quelques dizaines de MPa. Ces effets sont associés à une augmentation de l'explosivité du magma et de l'aléa volcanique en cas d'effondrement du dôme.Bien que la perméabilité du magma exerce un fort contrôle sur la perte de gaz, comme l'ont montré nos résultats, son évolution dans le conduit est peu contrainte. Les lois de perméabilité utilisées actuellement ne sont pas en accord avec l'ensemble des mesures réalisées sur des échantillons de magmas riches en silice. Dans le but d'améliorer notre compréhension du développement de la perméabilité dans le conduit, nous avons cherché à éclaircir le lien entre perméabilité, conditions d'écoulements, et caractéristiques géométriques du réseau de bulles connectées. Nous proposons une formulation du seuil de percolation, moment exact où le magma devient perméable compatible avec un grand nombre d'échantillons naturels et expérimentaux. Nous présentons aussi une nouvelle loi de perméabilité en accord avec la plupart des observations existantes, que nous avons intégrée à notre modèle 2D de dégazage. Nos résultats montrent qu'en fonction du nombre de bulles dans le magma et de la distribution de leurs tailles, l'importance des pertes en gaz et par conséquent les conditions d'écoulement dans le conduit varient d'effusives à explosives.Enfin, afin d'évaluer l'utilité des données de déformation pour suivre l'évolution des conditions d'écoulement, nous utilisons des modèles d'écoulement simples couplés à de la déformation élastique en 3D pour retrouver la déformation observée au sommet du Merapi peu avant l'éruption de 2006. Bien que ces modèles permettent de mieux comprendre les déplacements observés, le peu de données, associé à la complexité géologique et rhéologique du sommet, ainsi qu'à celle des processus physiques intervenant dans le conduit font qu'il est difficile de contraindre les conditions d'écoulement grâce à la déformation dans ce cas précis
At silicic volcanoes, such as Mount St Helens (United States), Montserrat (British West Indies), or Merapi (Indonesia), periods of relative quiescence, with lava flows and dome emplacement, alternate with explosive, sometimes very violent events. Forecasting the effusive/explosive transitions, which is essential for the safety of nearby populations, remains currently a real challenge. However, experimental as well as field observations provide evidence that magma gas content is a major clue for understanding explosivity. This thesis, based on numerical simulations, experimental samples analysis, as well as on the interpretation of ground deformation data recorded at Merapi volcano, aims at improving our understanding of gas loss evolution, and its impact on the eruptive regime.A major part of this work consisted in developing and improving 2D axisymmetric conduit flow models for integrating gas loss in transient conditions. We provide a time-dependent model for gas flow in the upper conduit, that accounts for gas loss both at the conduit walls and at its top, depending on conditions in the surrounding rock and dome. We also propose an adaptation of conduit flow models allowing for full coupling between magma and gas flow in 2D that should be used to further investigate flow conditions evolution during transient regimes. From time-dependent gas flow simulations in the case of an effusive dome emplacement, we identify controlling parameters for gas loss. Our results provide evidence that gas loss is extremely sensitive to the evolution of magma permeability and of pressure gradients around the conduit due to dome loading, whereas, contrary to the common idea, dome permeability has almost no influence. Along with dome growth, gas loss decreases at depth, thus causing an increase in the magma gas content. At the top of the conduit, this results in an increase in gas pressure by a few tens of MPa, thus increasing the likelihood of magma explosivity and hazard in the case of a rapid decompression due to dome collapse.Although magma permeability plays a major role for gas extraction, as revealed by our results, its evolution within the conduit is poorly constrained. Currently used permeability laws fail in reassembling the whole dataset of permeability measurements from natural and experimental silicic samples. In order to improve our understanding of permeability development in the conduit, we worked on linking permeability and flow conditions with geometrical parameters that characterise the connected bubble network, based on experimental samples analysis. We propose an expression for the percolation threshold, i.e. the very moment when magma becomes permeable, that succeeds in classifying a wide dataset of natural and experimental samples. We also develop a new permeability law that reassembles most of the existing observations, and implement it within our gas flow 2D model. Results show that depending on the number of bubbles within the magma and on their size distribution, gas loss and then magma flow conditions evolve from effusive to explosive conditions.Eventually, we evaluate the applicability of monitoring flow conditions from observed ground deformation by using simplified conduit flow models, coupled with elastic deformation in 3D, to interpret ground deformation recorded in the near field at Merapi a few days before the 2006 eruption. Although conduit flow models provide important clues for interpreting observed displacements, the sparsity of field observations together with the complexity of the volcano summit geology, rheology and processes happening in the conduit make it very complex to constrain flow conditions from observed deformation

Le Merapi, sur l'île indonésienne de Java, est l'un des volcans les plus actifs au monde. Ses pentes sont densément habitées jusqu'à un rayon de 4 km autour du sommet, et plus de 50 000 personnes vivent dans la zone la plus dangereuse (KRB III), exposée aux coulées et déferlantes pyroclastiques, un des aléas volcaniques les plus meurtriers. Dans ce contexte, l'évacuation temporaire des zones menacées est, en cas d'éruption, le seul moyen envisageable de réduction du risque pour les populations. L'objectif de cette thèse est d'analyser les réponses institutionnelles et communautaires déployées face aux crises volcaniques au Merapi, en particulier lors de l'éruption majeure de 2010. L'évaluation de ces réponses et des capacités de gestion de crise repose sur des retours d'expérience d'éruptions récentes, surtout celle de 2010, dont le vécu a permis de recueillir des données de première main sous forme de questionnaires, entretiens, discussions de groupe et maquette participative en trois dimensions. Les résultats présentés portent dans un premier temps sur l'analyse des facteurs de toutes natures (socioéconorniques, politiques, culturels, fonctionnels, etc.) susceptibles d'influencer la décision d'évacuer et le déroulement des évacuations, en nous fondant notamment sur des analyses rétrospectives sur les éruptions de 1994 et 2006. Dans un second temps, nous décortiquons la gestion de crise et en particulier le processus d'évacuation lors de l'éruption de 2010. Dans un dernier temps, cette thèse propose des modélisations d'évacuation à deux échelles: celle du massif volcanique et celle d'une localité, ceci dans une démarche prospective. Ces analyses permettent au final de mettre en évidence les lacunes dans la gestion des évacuations lors des crises volcaniques en Indonésie, et de proposer des améliorations pour une meilleure préparation aux niveaux institutionnel et communautaire.

L'etude des deformations nous renseigne sur les structures profondes et superficielles des volcans (reservoir, conduit, fracture). La geometrie de cette plomberie cachee constitue l'une des conditions aux frontieres de tous les phenomenes magmatiques, parametres indispensables a la comprehension des eruptions. Dans ce travail, nous appliquons une methodologie allant de la mesure a la modelisation du champ de deformations sur le merapi (java). Ce jeune strato-volcan d'arc insulaire (2964 m) presente une activite quasi continue avec production de domes de lave andesitique, detruits par avalanches gravitaires, explosions et nuees ardentes parfois meurtrieres. Cinq campagnes gps (global positionning system) ont ete effectuees de 1993 a 1997 sur un reseau de 14 points. Quatre stations continues multi-parametres (inclinometres, extensometres) ont ete installees entre 1993 et 1995 au sommet et sur le flanc de l'edifice. Les signaux sont corriges des effets meteorologiques, puis valides par compensation pour reduire les incertitudes. La comparaison des differents resultats nous permet une analyse des effets mecaniques des sites instrumentes. Pour modeliser nos observations, nous utilisons le code mbem (mixed boundary elements method) qui prend en compte la topographie et les principales discontinuites de l'edifice dans un milieu elastique 3d. Les donnees sont introduites dans un processus d'inversion qui permet d'estimer la probabilite du modele et l'incertitude sur les parametres calcules. Le champ de deformation lointain (1996 a 1997) est modelise par une chambre magmatique ellipsoidale dont nous determinons la position (8. 5 0. 4 km sous le sommet) et la variation de volume (10. 8 2. 2 10 6 m 3). Cette valeur correspond a environ 3 fois celle du dome au sommet, ce qui montre que les avalanches gravitaires ne peuvent etre negligees dans un bilan de masse. Le champ de deformation proche (1993 a 1997) est modelise par un conduit magmatique soumis a des contraintes de pression et de cisaillement axial, et la presence de 3 fractures dans l'encaissant. L'evolution de la pression semble suggerer que le poids du dome de lave a un effet negligeable sur les deformations. Les variations de cisaillement sont parfaitement compatibles avec le nombre de seismes de type multiphases, ce qui confirme l'origine de ces evenements.

Porphyry and high sulfidation epithermal ore-forming systems are genetically associated with calc-alkaline volcanism in subduction zones, and where erosion has not been too deep, the volcanic rocks are still commonly exposed in close proximity to the deposits. Most models for porphyry copper and high sulfidation epithermal gold systems include a shallow magmatic reservoir (the porphyry stock), an overlying hydrothermal cell, its alteration paragenesis and a stratovolcano. Some investigations also discuss the importance of underlying granitoid batholiths as feeders for porphyry stocks and their hydrothermal systems. Although it is commonly believed that the ores deposit during the waning stages of volcanism, given the time span over which these deposits form (tens of thousands to several million years) and the undeniable existence of hydrothermal systems beneath volcanoes, it is quite probable that their formation is initiated at times when volcanoes are still active. Although currently mined ore deposits are excellent places to focus research, subduction zone stratovolcanoes provide important windows on the magmatic-hydrothermal processes at play.This thesis describes an investigation of the magmatic-hydrothermal environment that resides beneath Merapi volcano, Indonesia. The research involved sampling and chemical analysis of minuscule aliquots of evolving silicate and sulfide melts trapped as inclusions at different times and in different locations in growing crystals subsequently ejected during eruptions. The research also involved sampling and analysis of fumarolic gases (and their precipitates) emitted at Merapi volcano during times of quiescence and eruptive activity, as well as compilation of published compositional data for fumarolic gases from other arc volcanoes. These gases are the surface equivalents of ore-forming magmatic-hydrothermal fluids. Finally the research involved compilation from the literature of compositional data for fluid inclusions (micron-scale droplets of magmatic volatile phases) trapped in gangue minerals in porphyry copper deposits. The focus of the research was the behaviour of copper, nickel, cobalt, zinc, lead and molybdenum in magmatic hydrothermal systems.The research reported in Chapter 1 showed that injections of sulfide melt-saturated mafic magma into shallower, more evolved and more oxidized resident magma at Merapi volcano induced exsolution of a magmatic volatile phase from the mafic magma. This hydrothermal fluid dissolved the sulfide melt and became enriched in chalcophile (notably copper) and siderophile metals. An argument is presented that the overpressure generated by the exsolution of a fluid originating in this manner triggered an explosive eruption at Merapi volcano in 2006. This is supported by the observation that the metal content, particularly of copper, was higher in the volcanic gas sampled immediately after this eruption than during periods of quiescence and that metal ratios of the gas are remarkably similar to those of sulfide melt inclusions. In Chapter 2, it is shown that the mafic magma mixed poorly with the more felsic magma, that both magmas evolved via assimilation and fractional crystallization and, most importantly, that the magmatic volatile phase transferred base metals to the more felsic magma. In Chapter 3, the fluid inclusion and volcanic gas data are used to make inferences about the evolution of porphyry ore-forming systems and link mechanisms of ore-formation to those operative during the eruptive cycles of volcanoes. Finally, the thesis integrates the findings of this study into a model that provides new insights into the formation of porphyry copper deposits below stratovolcanoes.
Les gîtes de types porphyriques et épithermaux sont génétiquement associés au volcanisme des zones de subduction et les roches volcaniques cogénétiques à ces gisements sont souvent encore présentes. Tous les modèles actuels de mise en place de ces gîtes définissent un réservoir magmatique peu profond, lequel est coiffé d'une cellule hydrothermale et de sa séquence complexe d'altération, ainsi que d'un stratovolcan. Certains auteurs discutent aussi de l'importance de batholites sous-jacents ayant généré le porphyre et ses fluides hydrothermaux. Quoiqu'il soit généralement accepté que ces gîtes se forment durant le déclin du volcanisme, étant donné la longévité des périodes proposées pour la formation de ceux-ci (de dizaines de milliers à plusieurs millions d'années) et l'existence indéniable de systèmes hydrothermaux associés, il est fort probable que la formation de ces gîtes soit initiée alors que le volcanisme est encore actif. Les volcans situés en zones de subduction représentent d'importants points d'observation des processus magmatiques-hydrothermaux actuels.La présente recherche porte sur l'environnement magmatique-hydrothermal qui existe sous le volcan Mérapi, situé en Indonésie. Des échantillons de liquides silicatés et sulfurés piégés à l'intérieur de cristaux durant leur croissance à différents moments et endroits dans le magma et avant d'être éjectés hors des réservoirs magmatiques lors d'éruptions volcaniques ont été prélevés et dosés. Des gaz fumerolliens de haute température et leurs sublimats émis au volcan Mérapi durant des phases de dégazage passif et d'éruption explosive ont été échantillonnés et analysés. Des résultats similaires pour les gaz d'autres volcans, ainsi que des analyses d'inclusions fluides de systèmes hydrothermaux de porphyres cuprifères ont été compilés à partir de la littérature. Les gaz volcaniques analysés sont les équivalents superficiels des fluides magmatiques-hydrothermaux qui génèrent les gisements métallifères.Dans le premier chapitre, il a été démontré que des magmas mafiques d'origine profonde et saturés en liquide sulfuré ont été injectés dans le réservoir magmatique peu profond de Mérapi, celui-ci contenant un magma plus évolué et plus oxydé. La décompression qu'a subie le magma mafique a provoqué l'exsolution d'une phase magmatique volatile (un fluide hydrothermal) qui a dissous le liquide sulfuré et ses métaux chalcophiles et sidérophiles (notamment le cuivre). La surpression générée par l'exsolution de ce fluide hydrothermal a provoqué l'éruption explosive du volcan Mérapi de mars à août 2006. Ceci est corroboré par l'observation que certains métaux, particulièrement le cuivre, étaient enrichis dans les gaz volcaniques émis après l'explosion par rapport aux niveaux mesurés durant la phase de dégazage passif, et par le fait que les rapports des métaux dans ces gaz post-explosion étaient soudainement semblables à ceux mesurés dans les inclusions sulfurées, alors qu'ils étaient bien différents durant les phases de dégazage passif du volcan. Dans le second chapitre, je démontre que le magma plus mafique et le magma plus felsique ne se sont pas bien mélangés, que les deux magmas ont évolué via l'assimilation de roches encaissantes et la cristallisation fractionnée, et que la phase magmatique volatile qui s'est séparée du magma mafique et qui a dissous le liquide sulfuré a transféré ses métaux au magma plus felsique. Dans le troisième et dernier chapitre, les inclusions fluides et les gaz volcaniques ont été utilisés en conjonction avec les connaissances acquises et décrites dans les deux premiers chapitres afin de proposer un modèle pour l'évolution du système porphyrique et d'établir les liens qui existent entre les mécanismes de formation des gîtes porphyriques et épithermaux acides, et ceux qui opèrent durant les cycles éruptifs des volcans. Un modèle pour la formation des porphyres cuprifères sous les stratovolcans actifs des zones de subduction est finalement proposé.

L’érosion des édifices volcaniques résulte d’une série de processus géomorphologiques qui se produisent pendant, avant ou sans éruption. Ce processus implique également le terme « lahar » qui décrit un écoulement rapide de la zone sommitale vers l’aval amenant des matériaux volcaniques mélangés à de l’eau avec une évolution de la dynamique d’écoulement dans l’espace et dans le temps. L’érosion des édifices volcaniques est encore mal connue, particulièrement en raison de la difficulté d’acquisition de données sur le terrain. Pourtant, les lahars ont causé à eux seuls au moins 44 250 morts de 1600 à 2010 dont 52 % à cause d’un seul évènement en 1985 (Nevado del Ruiz, Colombie). Cette étude propose une approche multiscalaire pour mieux comprendre la nature de l’érosion des édifices volcaniques sur le déclenchement et la dynamique des lahars. L’éruption du volcan Merapi (Indonésie) en2010 fut l’occasion de produire de nouvelles données de terrain. La première partie de la thèse, relative au déclenchement des lahars, repose sur des données de terrain et des expérimentations en laboratoire. Le travail de terrain avait pour but de comparer un bassin versant bouleversé par l’éruption de 2010 et un autre bassin versant non bouleversé, par le biais d’observations in-situ et d’instrumentation de terrain. En laboratoire, l’approche expérimentale fut réalisée en utilisant 8 scénarios différents sur un plan incliné. La deuxième partie, liée à la dynamique des lahars en mouvement, fut étudiée à partir du couplage vidéo signaux sismiques. Les dépôts liés à ces lahars furent également analysés et mis en regard de la chronologie des écoulements. Trois ans après l’éruption du Merapi en 2010, les lahars se sont raréfiés. Cependant, les dépôts de cendres juvéniles issues d’une autre éruption d’un volcan voisin (Kelud à Java Est) eurent comme résultat une augmentation significative du nombre de lahars à partir de février 2014. Le déclenchement des lahars fut également favorisé par des glissements de terrain connectés aux thalwegs, comme celui produit dans la nuit du 6 au 7 décembre 2012, que nous avons étudié en détail. La dynamique des deux lahars observés et filmés les 28 février et 18 mars 2014 fut divisée en 4 phases : (1) écoulement hyperconcentré, (2) pic de coulée de débris, (3) corps du lahar, (4) queue du lahar. L’analyse vidéo et l’observation in-situ sur les lahars en mouvement a permis de créer des hydrogrammes détaillés indiquant la profondeur, la vitesse, le débit et le nombre des blocs métriques flottés. La dynamique des lahars sur les différentes topographies du chenal a provoqué une fréquence sismique très différente. La formation des dépôts de lahars fut corrélée à la dynamique des écoulements et nécessita une observation in-situ pour la validation d’interprétation
The erosion of volcanic edifices is a series of geomorphological processes that occurs during, before or without eruption. This process also involves the term "lahar" which is characterized by dense mixtures of volcanic materials and water, rapidly flowing from a volcano with important spatio-temporal rheological changes. The erosion of volcanic edifices is still poorly understood, particularly because data collection in the field is difficult. However, lahars have caused at least 44,250 deaths from 1600 to 2010 of which 52%due to a single event in 1985 (Nevado del Ruiz, Colombia).This study proposes a multi-scalar approach to better understand the nature of the erosion of volcanic edifices, especially on lahar initiation process and dynamics. The eruption of the Merapi volcano(Indonesia) in 2010 was an opportunity to produce new data. The first part of this thesis focused on the lahar initiation process, was based on field data and laboratory experiments. The field work was intended to compare a volcanically disturbed watershed by the eruption of 2010 and an undisturbed watershed, by conducting in-situ observations and field instrumentation. In the laboratory, an experimental approach was performed using 8 different scenarios on a flume. The second part of the thesis related to the dynamics of two lahars in motion was conducted using coupling between video footage and seismic signal. Lahar deposits were also analyzed based on the chronology of the flows. Three years after the eruption of Merapi in 2010, the frequency of lahar occurrence decreased. However, juvenile ash fall deposits (volcanic ash) from another eruption of a nearby volcano (Kelud in East Java) in February 2014 resulted a significant increase of lahars occurrence. Lahars triggering process was also favored by a landslides occurring in the night of 6 to 7 December 2012, of which the deposit was connected to the thalweg. The dynamics of the two lahars were observed and filmed on 28 February and18 March 2014. Those lahars were divided into four phases: (1) hyperconcentrated flow, (2) the peak of debris flow, (3) lahar body, and (4) lahar tail. Video analysis and in-situ observation on active lahars allowed us to create detailed hydrographs indicating flow depth, velocity, discharge and the number of floated boulders. Lahar dynamics on different topography of the channel caused a very different seismic frequency. The formation of lahar deposits was correlated with the flow dynamics and required an in-situ observation for the validation of the interpretation
Erosi kerucut vulkanik merupakan hasil dari serangkaian proses geomorfologi yang terjadi baik selama,sebelum atau tanpa erupsi. Proses ini juga melibatkan "lahar" yang didefinisikan sebagai aliran cepat daridaerah puncak gunung menuju hilir dengan membawa material vulkanik yang bercampur dengan airdimana dinamika alirannya terus berubah secara spasial dan temporal. Erosi struktur vulkanik masihsedikit ditelaah, terutama karena sulitnya pengumpulan data di lapangan. Padahal, lahar telahmenyebabkan setidaknya 44.250 kematian dari tahun 1600 sampai 2010, dimana 52% -nya terkait denganbencana pada tahun 1985 di gunung Nevado del Ruiz (Kolombia).Penelitian ini mengusulkan pendekatan multi-skalar untuk lebih memahami karakteristik erosi kerucutvulkanik terutama yang terkait dengan pemicu dan dinamika aliran lahar. Letusan Gunung Merapi(Indonesia) pada tahun 2010 memberikan kesempatan untuk menghasilkan data lapangan baru. Bagianpertama dari disertasi ini, mengenai pemicu lahar, dilakukan berdasarkan data lapangan dan experimenlaboratorium. Kegiatan lapangan dimaksudkan untuk membandingkan DAS yang terdampak oleh letusan2010 dan DAS alami, melalui pengamatan in-situ dan instrumentasi lapangan. Di laboratorium,pendekatan eksperimental dilakukan dengan menggunakan 8 skenario yang berbeda pada flume. Bagiankedua dari disertasi ini berkaitan dengan dinamika aliran lahar aktif yang dipelajari dari perpaduanrekaman video dan sinyal seismik. Proses sedimentasi juga dianalisis dengan dipertimbangkan kronologialiran lahar.Tiga tahun setelah letusan Merapi pada tahun 2010, frekuensi kejadian lahar berkurang. Namun,sedimentasi abu vulkanik yang berasal dari gunung api lain (Kelud di Jawa Timur) telah mengakibatkanpeningkatan jumlah lahar yang signifikan sejak Februari 2014. Pembentukan lahar juga dipicu oleh tanahlongsor yang terjadi pada pada malam 6 menuju 7 Desember 2012 dimana materialnya terhubunglangsung ke thalweg. Dinamika dua aliran lahar diamati dan difilmkan pada tanggal 28 Februari dan 18Maret 2014. Lahar tersebut dibagi menjadi empat fase: (1) aliran hyperconcentrated, (2) puncak alirandebris, (3) tubuh lahar, (4) ekor lahar. Analisis video dan pengamatan in-situ pada lahar aktif sangatmembantu pembuatan hidrograf secara rinci terkait dengan kedalaman aliran, kecepatan, debit dan jumlahbatu yang terapung. Dinamika lahar pada topografi sungai yang berbeda menimbulkan frekuensi seismikyang sangat berbeda. Proses sedimentasi lahar sangat berkaitan dengan dinamika aliran lahar dandiperlukan pengamatan in-situ untuk memvalidasi interpretasi yang dibuat
La erosión de los edificios volcánicos es el resultado de una serie de procesos geomorfológicos que ocurre durante, antes o sin erupción. Este proceso también involucra el término "lahar", un flujo rápido de la cumbre de volcán hacia el rio que contiene una mezcla de materiales volcánicos y agua con cambio espacial y temporal. La erosión de los edificios volcánicos aún es poco estudiado debido a las dificultades para la obtención de los datos en el campo y además es peligroso. Mientras, los lahares han causado 44 250 muertos desde 1600 a 2010, en el cual de 52% ha sido causado por un evento único en 1985 (Nevado del Ruiz, Colombia). Esta investigación propone un acercamiento multiescalar para entender mejor las características de erosión de los edificios volcánicos, en particular el proceso de descenso y la dinámica de lahares. La erupción del volcán Merapi (Indonesia) en 2010 fue una oportunidad para generar nuevos datos. La primera parte de esta tesis enfocada al proceso de iniciación de descenso de lahares, que fue basada en la obtención de los datos de campo y experimentos en el laboratorio. El trabajo de campo fue realizado con el objetivo de comparar una cuenca hidrográfica afectada por la erupción de 2010 y una otra cuenca natural, a través de la observación in-situ y la instrumentación geofísica en el campo. En el laboratorio, el trabajo fue realizado con 8 escenarios diferentes usando un canal artificial. La segunda parte de esta tesis fue relacionada a la dinámica de movimiento de lahares que se realizó a través del acoplamiento de vídeos y señales sísmicas. Se analizó también el proceso de sedimentación basado en la cronología de los flujos de lahares. Tres años después de la erupción del Merapi en 2010, la frecuencia de ocurrencia de lahares se disminuye. Sin embargo, la sedimentación de ceniza volcánica de otra erupción de un volcán cercano (Kelud en Java Oriental) causó un aumento significativo de la ocurrencia de lahares desde febrero de 2014. La formación de lahares también se provocó por deslizamiento de tierra que se ocurrió en la noche de 6 a 7 de diciembre de 2012, en la que los materiales se juntaron directamente a la vaguada. La dinámica de dos flujos de lahares fue observada y grabada en video el 28 de febrero y 18 de marzo 2014. Estos dos lahares se dividieron en cuatro fases: (1) flujo hiperconcentrado, (2) el pico de flujo de escombros, (3) cuerpo de lahar, (4) cola de lahar. El análisis de video y la observación in-situ de lahares activos nos han ayudado a crear los hidrogramas en detalle que muestran la profundidad del flujo, la velocidad, la descarga y el número de rocas flotadas. La dinámica de lahares en diferentes topografías del canal causó una frecuencia sísmica muy diferente. El proceso de sedimentación de lahares se correlacionó con la dinámica de flujo y se requiere una observación in-situ para validar la interpretación

Les nuées ardentes constituent l'un des plus redoutables phénomènes volcaniques. Trois des plus récentes d'entre elles, en contexte de marge active (Santiaguito au Guatemala) ou d'arcs insulaires (Soufrière de Saint-Vincent aux Antilles et Merapi en Indonésie), sont choisies en exemples d’études. Leurs dynamismes volcaniques diffèrent : la Soufrière de Saint-Vincent émet des nuées ardentes verticales, le Santiaguito des nuées ardentes dirigées et le Merapi des nuées d'avalanches. Leurs pétrographies et leurs minéralogies sont celles des séries andésitiques, mais certaines nuées (Saint-Vincent) recèlent, en plus, une paragenèse calce-alcaline profonde. Les verres, abondants dans les nuées ardentes, présentent une variété chimique, qui, parfois, témoigne d'un mélange de magmas. Leurs morphologies (MEB), ponceuses ou massives et anguleuses, diffèrent selon qu'il s'agit de verres juvéniles, ou de verres anguleux, provenant de la pulvérisation de la mésostase d'anciennes laves. Les nuées ardentes d’explosion ont une granulométrie spécifique, différente notamment de celles des nuées d'avalanches. Cinq types de nuées ardentes sont distingués : 1. Les nuées d'avalanches : (1a) le type Merapi, issu de la pulvérisation d'un dôme entièrement solide et (1b) le type Arenal, issu de la pulvérisation d'un dôme dont l'intérieur est encore liquide. 2. Les nuées ardentes sensu stricto : (2a) le type Santiaguito, où l'apport de magma juvénile est faible, l'explosivité résultant de la richesse en fluides d'une lave acide visqueuse (dacite), (2b) le type Pelée, nuée dirigée, associée à un dôme et (2c)le type Saint-Vincent, nuées verticales à partir d'un cratère ouvert, le magma juvénile basique intervenant en quantité importante. Parmi toutes les causes favorisant le déclenchement des nuées ardentes (contrôle tectonique, cumulation et flottation dans la chambre magmatique, résistance du toit du volcan), deux facteurs jouent un rôle prépondérant : les hautes teneurs en éléments volatils (eau essentiellement, d'origine profonde ou superficielle) et les mélanges de magmas. Ces deux facteurs modifient les conditions thermodynamiques régnant dans la chambre magmatique et favorisent la vésiculation des magmas. Si un mélange de magmas est responsable des nuées (2b) et (2c), les fortes teneurs en fluides induisent plutôt le déclenchement des nuées (1a), (1b) et (2a)
Nuées ardentes are one of the most hazardous volcanic events. Three of these most recent volcanic events are studied. They were chosen in an active margin (Santiaguito, Guatemala), as well as in island arcs (St. Vincent Soufrière Volcano, West-Indies and Merapi, Java). Volcanic styles are different: St. Vincent Soufrière Volcano produces vertical nuées ardentes, Santiaguito low angle nuées ardentes, and Merapi collapse nuées ardentes. Their petrography and mineralogy are typical of andesitic trends. In addition, some nuées ardentes (St. Vincent) contain high pressure calk-alkaline paragenesis. Glasses are abundant in nuées deposits. Their chemical variations testify sometimes for magma-mixing. Two types of glass morphology can be distinguished (SEM) angular fragments are considered as old pulverized mesostases, and pumiceous glasses are considered as products of new magma. Grain sizes of nuée ardente deposits are specific and finer than collapse deposits. Five types of nuées ardentes are distinguished: 1. Collapse nuées ardentes: (1a) Merapi type, resulting of the explosion of a solid dame, and (1b) Arenal type resulting of the explosion of a dame with a liquid interior. 2. Explosion nuées ardentes: (2a) Santiaguito type: a small amount of new magma is produced and high explosiveness is essentially due to abundant volatiles in dacitic magmas, (2b) Pelée type, with law angle nuée related to a dome, and (2c) St. Vincent type with vertical nuée ardente ejected from an open crater. In the last type, large amounts·of basic new magma are produced. Several factors may play a role in the nuée ardente triggering tectonic control, cumulative and flotation processes of phenocrysts in magmatic chamber, breaking strength of the volcano-plug etc. Two of these factors play a more significant role high volatile contents (essentially water of deep or superficial origin), and magma-mixing. These two factors modify the thermodynamical conditions in the magmatic chamber and facilitate the magma vesiculations. Magma-mixing triggers (2b) and (2c) nuées types, and high fluid contents trigger (1a), (1b) and (2a) nuées types

The latest eruptive episode of Merapi volcano, Java, Indonesia, produced block-and-ash flows (BAFs) that affected the densely populated areas on the volcano's southern flank. The flows were not confined to the existing valleys but spilled over the valley sides to create overbank flows that resulted in fatalities and strong damages in the village of Kaliadem, -5 km away from the summit. This testifies the unpredictable behaviour of BAFs, not only at this volcano but also at similar locations around the world, and the need for an improved understanding of the flow transport and depositional mechanisms. In this respect, the new approaches, descriptive schemes and numerical simulations presented in this thesis address some of the key concepts of the dynamics and hazards of BAFs. The 2006 deposits were examined both immediately after flow emplacement and after the first rainy season following the eruption, allowing detailed correlations between their surface characteristics and internal architecture. Two main types of BAFs (short- to mediumrunout and long-runout BAFs) are recognized based on parameters including generation mechanism, flow volume, travel distance, deposit morphology, distribution, lithology and grain size distribution. The effects of topography on flow dynamics have been examined through the development of conceptual models for the two types of BAFs. Integration of high-resolution field-based data into numerical simulations using the Titan2D and VolcFlow models allows the validity of these models to be tested and rapid quantification of best-fit input parameters. Sensitivity analyses and inundation maps based on the probability of impact were used to produce a suite of potentially inundated areas from future collapse events affecting the Gendol valley and adjacent areas on the southern flank. Results provide the basis for defining hazard zonations of key areas at risk from BAFs at Merapi

The 2010 explosive eruption (VEI 4) of Merapi volcano, Indonesia, was the volcano’s largest since 1872. In contrast, volcanism over the last century has been characterised by dome-building and gravitational dome collapse, such as in 2006 (VEI 1). The driving forces behind effusive and explosive activity, as well as factors that affect transitions in eruptive style are investigated through petrological and textural analysis, using the well-documented 2006 and 2010 eruptions as case-studies. Pre- and syn-eruptive crystallisation and degassing processes are examined via whole rock geochemical analysis, mineral compositions and thermobarometry, quantitative textural analysis of feldspar microlites and analysis of volatiles and light lithophile elements in melt inclusions. These data were gathered from a detailed set of stratigraphically controlled samples, correlated to eruptive chronology and style, which were collected during several field campaigns. Both the 2006 and 2010 eruptions produced basaltic andesite, similar in terms of major and trace element compositions. A major zone of crystallisation is proposed at between ~ 14 and 29 km depth, although crystallisation occurs throughout the crust. Magmatic temperatures are estimated to be ~920–1020 °C. Maximum H2O contents reach 3.94 wt.% in 2010 melt inclusions and up to 3.73 wt.% in those from 2006. CO2 concentrations are < 200 ppm, although they may reach up to 695 ppm in some melt inclusions from the 2010 eruption. An exsolved brine phase was present during both eruptions which “buffered” melt Cl concentrations and enriched Li at shallow depths within the conduit or edifice. Eruptive style and transitions at Merapi are linked to magma ascent rate, crystallisation and open- and closed-degassing processes, which can be influenced by magma influx. The findings of this work are crucial for understanding the full range of eruptive behaviour that Merapi is capable of producing.

Adam Bobbette Cultures of Forecasting: Volatile and Vulnerable Nature, Knowledge, and the Future of Uncertainty Summary This dissertation is a cultural history and ethnography of volatile nature forecasting. It looks at the ways that the future of nature is known in highly unpredictable contexts through a broad history of modernist nature forecasting and an ethnography of state scientists, shamans, and a sultans retinue on the active volcano, Mount Merapi, Indonesia. The project aims to understand how practices of forecasting generate futures, mobilize, and organise anticipation, how time is known, and populations governed. It looks at the way that publics emerge through forecasting technologies, and how futures and nature-culture relations are contested. It follows the practices of scientists in volcano and tsunami observatories, in planes tracking tropical storms, and bunkers dug into active volcanoes; at how instruments and technologies such as seismographs, windows, globes, speakers, and electrical tomography, mediate and transform relations with nature, the future, and governance. It considers too, the role of architecture, shamanism, and the state in appropriating and governing uncertainty. By following the fieldwork of geophysicists and volcanologists in observatories and the edge of the caldera of Mount Merapi, as well as spirit possession practices, and the ritual offerings of a sultan, I demonstrate how practices of forecasting are making contested futures lived in the present, and forging infrastructures and tools for their longevity. Forecasting, I demonstrate, is a cultural technique that negotiates the porous borders between the human, nature, and the future.

The psychosocial well-being of survivors of armed conflicts, forced displacement, and/or natural disasters is becoming more and more an integral component of holistic humanitarian response. Yet many organisations rely on broad, generalised manuals or guidelines which do not take into account the unique characteristics of societies and target populations. This paper describes the author’s research with disaster survivors in Java, Indonesia, and refugee in Sweden, aiming to characterise the process of recovery, adaptation and integration through beneficiaries’ own words. The author looks at how theory can be applied, such as whether a hierarchy of needs can be universally relevant, how the host Swedish society affects refugees’ experiences, which so-called “states of being” subjects experience, and how religion and cultural differences like individualism and collectivism influence one’s ability to regain psychosocial well-being. The author used both in-depth interviews and quantitative questionnaires to obtain data. Results showed an incredible level of resilience and positivity among all groups, though Indonesians reported family, spirituality and the community as major helping factors, while many refugees in Sweden pointed to their own individual determination and will to succeed. Many Indonesians identified economic livelihood as the biggest remaining gap, while refugees in Sweden spoke of language skills, educational qualifications and employment as keys to success and integration. Many challenges and gaps remain, especially for newly arrived refugees facing an increasingly difficult job market and fewer opportunities.

La transition entre le comportement effusif et explosif des volcans de magma riche en silice est en partie contrôlée par la capacité des surpressions gazeuses à se dissiper hors du magma. La libération efficace des gaz est associée aux éruptions effusives tandis que la rétention de ces gaz contribue aux processus explosifs. L’une des approches pour évaluer la facilité d’échappement des gaz est de considérer l’évolution et le développement de la perméabilité dans la colonne magmatique et dans l'édifice. J'évalue dans ce travail de thèse le rôle des changements post-mise en place sur la microstructure dans des andésites basaltiques du Merapi (Indonésie). La perméabilité de ces roches est principalement contrôlée par des fissures liées à leur mise en place. Malgré l’influence importante de ces fissures post-mise en place pour dégazer à travers l'édifice, elles ne contribuent pas au dégazage intrinsique du magma en cours d’ascension. Pour s’affranchir de l'influence des microstructures post-mise en place du magma, j'étudie le développement et l'évolution in situ des réseaux perméables en déformant des magmas à deux phases (bulles de gaz et liquide silicaté) en cisaillement simple dans une presse Paterson selon des viscosités et des vitesses de déformation réalistes pour la partie haute des conduits des strato-volcans. Le développement de la perméabilité est confirmé in situ et se développe à des vitesses de déformation supérieures à 4,5 x 10⁻⁴ s⁻¹. À des vitesses de déformation élevées (> 5 x 10⁻⁴ s⁻¹) le magma est fragile et l’échappement du gaz est lente, facilitée par l'interconnexion de courtes fractures de Mode I. À des vitesses de déformation < 5 × 10⁻⁴ s⁻¹, le magma se comporte à la fois de manière fragile et visqueuse et la perméabilité se développe lorsque la déformation est importante; le gaz s’échappe rapidement par de longues fractures de Mode I bien développées. Les fractures de Mode I sont idéalement orientées pour le dégazage du conduit central et sont, surtout, soumises à peu de déformation jusqu'à ce qu'elles soient réorientées dans la direction de cisaillement. Ces caractéristiques de dégazage peuvent, à long terme, favoriser un dynamisme éruptif effussif
The transition from effusive to explosive behaviour at silicic volcanoes is, in part, governed by how efficiently gas overpressures are dissipated from the volcanic plumbing. Efficient gas release is associated with effusive eruptions while inadequate outgassing contributes to explosive processes. One approach to assessing the facility of gas escape is by considering how permeability develops and evolves in the magma column and surrounding edifice. Here, I appraise the role of post-emplacement changes to microstructure in edifice-forming basaltic andesites from Merapi (Indonesia). The permeability of these rocks is dominantly crack-controlled and while these features exert important controls on gas escape through the edifice, they do not represent the escape pathways available to gas within ascending magma. To avoid the influence of postemplacement microstructure, I investigate the development and evolution of permeable networks in magmas by deforming initially impermeable two-phase magmas in simple shear. This is done in a Paterson apparatus at viscosities and shear strain rates appropriate to upper conduits in stratovolcanoes. Permeability development is confirmed in situ and develops at moderate to high shear strain rates (> 4.5 × 10⁻⁴ s⁻¹). At very high strain rates (> 5 × 10⁻⁴ s⁻¹) the magma behaves in a brittle manner and gas egress is slow, facilitated by the interconnection of short, Mode I fractures. At moderate shear strain rates (< 5 × 10⁻⁴ s⁻¹), the magma displays both brittle and viscous behaviour and permeability develops at high strain; gas escape is rapid owing to long, well-developed, sample-length Mode I fractures. Mode I fractures are ideally oriented for outgassing of the central conduit and, critically, accommodate little deformation until they are rotated into the direction of shear, making them long-lived outgassing features that may favour volcanic effusion

This work focuses on crustal interaction in magmatic systems, drawing on experimental petrology and elemental and isotope geochemistry. Various magma-chamber processes such as magma-mixing, fractional crystallisation and magma-crust interaction are explored throughout the papers comprising the thesis. Emphasis is placed on gaining insights into the extent of crustal contamination in ocean island magmas from the Canary Islands and the processes of magma-crust interaction observed both in nature and in experiments. This research underscores that the compositions of ocean island magmas, even primitive types which are classically used as probes of the mantle, are susceptible to modification by crustal contamination. The principal mechanisms of contamination identified from work on both Tenerife and Gran Canaria (Canary Islands) are assimilation and partial melting of the pre-existing island edifice and intercalated sediments by newly arriving magma (i.e. “island recycling”). The information that we can gain from studying solidified magma and entrained crustal xenoliths concerning the rates and mechanisms of crustal assimilation is, however, limited. To address this shortcoming, a series of time-variable crustal carbonate assimilation experiments were carried out at magmatic pressure and temperature using natural materials from Merapi volcano, Indonesia. A temporally constrained reaction series of carbonate assimilation in magma has hence been constructed. The experiments were analysed using in-situ techniques to observe the progressive textural, elemental, and isotopic evolution of magma-carbonate interaction. Crucially, carbonate assimilation was found to liberate voluminous crustally-derived CO2 on a timescale of only seconds to minutes in the experiments. This points to the role of rapid crustal degassing in volcanic volatile budgets, and, pertinently, in magnifying hazardous volcanic behaviour. This thesis, therefore, delivers detailed insights into the processes of magma-crust interaction from experiments and geochemistry. The outcomes confirm that crustal processes are significant factors in both, i) ocean island magma genesis, and ii) magma differentiation towards compositions with greater explosive potential which can, in turn, manifest as hazardous volcanism.
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Le Merapi est un volcan qui a une actvité quasi-continue, L'explosion est normalement accompagnée par une série de nuées ardentes,edites merapienncs. La chronologie d'activité volcanique varie d'une activité à l'autre, il est donc difficile de trouver le niveau d'activité sismique critique pour ce volcan, En principe, il y a 2 types d'activité: avec et sans séismes volcanotectoniques de types VTA et VTB. Les données de séismes de types VTA et VTB récoltées au courant de l'année 1991 qui ont servi à cette etude, ont fait l'objet d'un traitement de routine (dépouillement, localisation de l'hypocentre, ... ), Ce traitement nous a conduit à remarquer que les séismes de type VTA et ceux de VTB sont séparés par une zone asismique à environ 1.5 km de profondeur. Ce résultat et ceIui de l'analyse pétrographique (Berthommier et al., 1992) conduisent à l'hypothèse de l'existence d'une poche magmatique à cette profondeur. Parmi les séismes de type VTB, nous avons trouvé certains de forme similaire, que l'on appelle doublets ou multiplets. En analysant la variation du délai le long du sismogramme, en utilisant la méthode inter-spectrale de la fenêtre mobile, nous avons constaté que la vitesse sismique a augmenté d'environ 1, 7 % de janvier à septembre 1991. Cette valeur est de l'ordre de dix fois celle observée sur la région tectonique. L'augmentation de vitesse est générée par la croissance de la pression du magma avant l'éruption. La surveillance de la formation du dôme de 1994 a montré que, au bout d'un moment, le processus s'arrête. Nous supposons que ceci est dû à l'équilibre qui s'établit entre la pression du magma à l'extrémité du conduit et la pression lithostatique que génère le dôme, lui-même. Si cel équilibre quasi-stable est interrompu,l'explosion se produit comme celle du 22 novembre 1994.

碩士
國立東華大學
自然資源與環境學系
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ABSTRACT JUJUK JUHARIAH. The Effect of Merapi Volcano Eruption on Land Use Change and Agriculture. Adviser: Prof. Zue-Er Chen There are four purposes of this research. To know the effect of Merapi Volcano eruption on land use change and agriculture. Identify the most suitable crops in for affected areas. To advise the Sleman government about more suitable land use, thus increasing the local potential. To help the farmers overcome negative effects of the eruption as soon as possible. This research conducted in Cangkringan District, Sleman Regency, Yogyakarta Province, Indonesia and only focused on three eruptions, 2001, 2006, and 2010. The methodologies to do this research are interview, questionnaire, observation, collect data from Sleman Regency Government, and study the satellite images from the United States Geological Survey. The researcher interviews seven government officers and uses 300 questionnaires to get the information from the farmers. The researcher observes the study site and distributes the questionnaire at the same time. Data from Sleman Regency government is about the farming product of Cangkringan and maps of Sleman Regency. This research use satellite images from Landsat 7 ETM+ starts from 2000-2011 in path 120 and row 65. The result shows that the eruption in 2001 and 2006 did not gives significant effect on land use change and agriculture in Cangkringan. The eruption in 2010 gives huge effect to the land use and agriculture in Cangkringan. Agriculture is the most suitable land use in Cangkringan. In addition, the suitable crops for the areas around Merapi Volcano are corn, peanut, spring onions, and onions that resistant to silica content in the fresh volcanic soil. To improve the local potential and improve the socio-economic level for people in Cangkringan, a combination of agriculture and tourism industry in Cangkringan can be use. Key words: Merapi Volcano, eruption, Cangkringan, agriculture, land use, socioeconomic

碩士
國立成功大學
自然災害減災及管理國際碩士學位學程
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In this thesis, a depth-averaged model in a terrain-fitted coordinate system is applied to simulate the pyroclastic flows during the eruption of Mt. Merapi in 2010. Through the numerical simulation we are able to obtain more precise flow information, such as the local flow fluxes, the distributions of flow depth and velocity as well as the deposits, for the goal of hazard mitigation or hazard management. In the numerical computation, the terrain-fitted coordinate system is based on the digital elevation model (DEM). Because of the fact that the real topography might consists of highly varying elevation, e.g. obstacles or cliffs, which is not applicable in the terrain-fitted coordinate, a compromised treatment is to smooth (filter) the topographic surface. However, the employment of the smooth basal surface might introduce deviation because of the lack of the sudden change of topography. In this study, we introduce the so-call “sub-topography” over the smoothed topographic surface, to mimic the real topography. In the simulations, we also introduce the “Upwelling” to mimic the exploded material, especially by the multiple eruptions, so that we may have a more reasonable spreading/supply of flow material. In addition, we also investigate the impacts of the key parameters on the flow behaviors, such as the friction coefficient, momentum correction factor and the amount of upwelling. Besides, the Voellmy rheology has also been taken into account. The results of these tests were compared to theoretical findings of rheological analysis presented in previous studies as well as historical records, and satellite images to figure out the representative values of the relevant parameters.