Mois : janvier 2017

Plateforme glaciaire Larsen C (Antarctique): Rupture imminente ? // Is the Larsen C ice shelf about to break off in Antarctica?

drapeau-francaisLa fracture qui tranche la plateforme glaciaire Larsen C est en train de s’allonger en Antarctique. Encore 10,2 km et un iceberg d’au moins 5 000 kilomètres carrés partira à la dérive dans l’océan. Alors qu’elle était encore longue de 18 km il y a deux semaines, la balafre progresse de jour en jour et les scientifiques pensent qu’elle peut finir de s’ouvrir à tout moment. Il est toutefois impossible de dire exactement quand l’événement aura lieu.
Les scientifiques craignent que le vêlage accélère la désintégration de la plate-forme proprement dite ainsi que la progression des glaciers qui se trouvent derrière elle. Une fois que l’iceberg aura quitté la plateforme Larsen C, cette dernière aura perdu plus de 10 pour cent de sa superficie et sa partie frontale aura la position la plus reculée jamais enregistrée.
La plateforme Larsen C semble suivre l’exemple de sa voisine Larsen B qui s’est désintégrée en 2002 à la suite d’un événement de vêlage induit par une fracturation. La plate-forme est la plus septentrionale de la Péninsule Antarctique. Cette partie du continent s’est réchauffée rapidement au cours des dernières années et la plateforme est minée à la fois par le bas par le réchauffement des eaux océaniques, et par le haut à cause de l’augmentation de la température de l’air.
Comme je l’ai écrit précédemment, les plateformes glaciaires flottantes ne font pas s’élever le niveau de la mer lorsqu’elles se désintègrent ou libèrent de gros icebergs. En effet, cette glace repose déjà à la surface de l’océan, comme un glaçon dans un verre d’eau. Cependant, comme ces plateformes retiennent les glaciers qui se trouvent derrière elles, quand elles cèdent, les glaciers accélèrent leur glissement dans la mer dans un processus irréversible qui ajoute de l’eau à l’océan et contribue à l’élévation de son niveau.
L’ensemble de l’Antarctique Ouest contient suffisamment de glace pour faire monter le niveau de nos océans de 3 à 4,5 mètres si cette glace devait fondre dans sa totalité. Ce processus prendrait probablement des siècles, même si l’élévation du niveau de la mer s’accélère déjà dans le monde avec la fonte des glaciers et la hausse des températures.
Source: Projet MIDAS (Université de Swansea)

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drapeau-anglaisJust 10.2 km of ice are holding an iceberg with an area of at least 5,000 square kilometres onto the floating Larsen C Ice Shelf in Antarctica. This means the crack in the ice is getting longer every day (it was 18 km long two weeks ago), and scientists warn it could break away at any time. However, it is impossible to say exactly when the event will take place.

Scientists are worried that the calving event could speed up the disintegration of the broader shelf and land-based glaciers that lie behind it. When it calves, the Larsen C Ice Shelf will lose more than 10 percent of its area and leave the ice front at its most retreated position ever recorded.

Larsen C will probably follow the example of its neighbour Larsen B, which disintegrated in 2002 following a similar rift-induced calving event. The shelf is the most northerly of the remaining major Antarctic Peninsula ice shelves. This part of Antarctica has been warming rapidly in recent years, and the shelf is being undermined from below by warming ocean waters, as well as from above by increasing air temperatures.

As I put it before, floating ice shelves don’t raise sea levels when they disintegrate or lose large icebergs. This is because their ice is already resting in the ocean, like an ice cube in a glass. However, because they act like doorstops to the land-based glaciers behind them, so that when the shelves give way, the glaciers can start accelerating their sliding into the sea in a process which is impossible to stop. This adds new water to the ocean and contributes to increasing sea levels.

The entire West Antarctic Ice Sheet contains enough ice to raise global sea levels by another 3 to 4.5 metres if it were all to melt. This process would likely take centuries though sea level rise is already accelerating worldwide as glaciers melt and ocean temperatures increase.

Source: Project MIDAS (Swansea University).

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Progression de la fracture dans la plateforme Larsen C.

(Source: MIDAS – Swansea University)

Bogoslof (Alaska): Nouvelle éruption ! // New eruption !

drapeau-francaisLe Bogoslof a connu une nouvelle éruption le 22 janvier 2017 vers 14h09 (heure locale). Elle a d’abord été détectée par le réseau de détection des éclairs et a produit un nuage de cendre visible sur les images satellites. Le nuage se déplaçait vers le nord du Bogoslof et atteignait une altitude de 9 000 mètres. Les vents violents provoqués par une tempête dans la zone n’ont pas permis à l’AVO de détecter l’éruption par l’intermédiaire des données sismiques.
La couleur de l’alerte aérienne a été portée au ROUGE car les nuages de cendre peuvent devenir une menace pour les avions qui survolent la région.

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drapeau-anglaisA new eruption occurred on January 22nd, 2017 at Bogoslof Volcano at about 14:09 (local time). It was first detected by lightning and produced an ash cloud seen in satellite images. The cloud was moving north of Bogoslof and reaching as high as 9,000 metres. High winds due to a storm in the area hindered AVO’s ability to detect the eruption in seismic data.

The Aviation Colour Code was raised to RED as the ash clouds may become a threat to the planes that are flying in the area.

L’onde de choc du Tavurvur : Approche scientifique // Tavurvur’s shock wave: A scientific approach

drapeau-francaisA l’issue de la diffusion de ma note sur l’éruption spectaculaire du Tavurvur en 2014 et l’apparition d’une puissante onde de choc, j’avais sollicité l’aide d’un physicien pour obtenir des explications plus précises. Voici les remarques de Philippe Thoré à qui j’adresse mes très sincères remerciements.

Elles se situent à plusieurs niveaux :

1 – Sur le phénomène « supersonique » :

L’apparition – vraiment très fugace – d’un nuage conique (de vapeur d’eau) lors du passage de l’onde de choc avec le nuage éruptif évoque vraiment le phénomène observé parfois autour d’un avion en vol supersonique :  apparition d’un cône très évasé (comme ici) dans le cas d’une vitesse peu supérieure à la célérité du son (le cône serait beaucoup plus « pointu » en cas de vitesse très élevée). Cela tend bien à confirmer que les matériaux ont été éjectés à vitesse supersonique !

2 – Sur la célérité de propagation de l’onde de choc :

– Concernant la « terminologie », on fait habituellement une distinction entre le terme « vitesse », qui désigne la rapidité de déplacement d’un objet matériel (par exemple un avion ou un projectile), et le terme « célérité », qui désigne la rapidité de déplacement d’une « perturbation », objet immatériel qui peut être par exemple la lumière, la houle, une onde de choc ou le son. Les expressions « vitesse du son » ou « vitesse de la lumière » font donc systématiquement sourciller les physiciens…

– Concernant l’expression classique « a franchi le mur du son » : on l’utilise habituellement pour exprimer qu’un objet matériel (avion, projectile) a atteint une vitesse supérieure à la célérité du son, étant entendu que l’on parle de la célérité du son dans la zone où se déplace l’objet.

– Concernant la célérité de l’onde de choc observée ici, on peut naturellement décomposer très grossièrement l’événement en deux phases : les tout premiers instants suivant la libération de la poche de gaz, où le phénomène est « extrême » (surpression énorme), et la suite de l’événement, où l’onde de choc atténuée par la dispersion spatiale a une amplitude « modérée » ; bien entendu, la transition entre les deux phases est progressive. Dans la deuxième phase, l’onde de choc se propage essentiellement sous la forme d’un son, sans déplacement significatif de l’air « traversé » : la célérité de l’onde est la même que celle du son. Dans la première phase en revanche, les lois habituelles de propagation ne sont pas applicables : tout en se propageant, l’onde de choc s’accompagne d’un déplacement significatif de matériaux (gaz divers, cendre, voire roches et débris de toutes sortes) : sa célérité propre vient se superposer partiellement à la vitesse de projection des gaz ; il n’est donc pas étonnant que la célérité « apparente » de l’onde de choc soit légèrement plus élevée que celle du son.

Néanmoins, l’onde de choc n’étant pas « matérielle », on ne peut pas dire qu’elle a « franchi le mur du son », elle a simplement été momentanément plus rapide que le son « ordinaire ».

– Concernant maintenant la vidéo, plusieurs réflexions me viennent :

 – le début de l’événement se situe entre les secondes 11 et 12 de la vidéo, du fait que la zone où se produit la libération de la poche gazeuse est sous la ligne d’horizon, à l’intérieur du cratère et donc invisible ; corroborant ce fait, il semble bien qu’une ombre très légère apparaît quelques dixièmes de seconde avant la montée bien visible du nuage éruptif, ce qui allonge le temps de propagation à prendre en compte : la durée réelle de propagation serait alors nettement au-dessus des 13 secondes, tout en restant inférieure à 14 secondes ;

– la célérité du son doit être très proche des 350 m/s, voire les dépasser, si l’air est proche de la saturation en vapeur d’eau (ce qui manifestement le cas ici) et si sa température approche les 30 °C ; or, avec 350 m/s, on obtient un peu moins de 14,3 secondes.

– l’écart entre le temps théorique et le temps réel est donc très inférieur aux 2 secondes, voire légèrement inférieur à une seconde ; en prenant un exemple, s’il y avait une seconde d’écart par rapport au temps de référence de l’ordre de 14 secondes, cela correspondrait à une erreur de l’ordre de 7 % ; …et une erreur de 7 % sur la distance de 5 km ne donne que 350 mètres d’erreur sur cette distance, ce qui ne me paraît pas vraiment significatif.

Il serait donc très difficile de s’appuyer sur l’aspect « sonore » du phénomène pour confirmer le caractère supersonique de l’éjection des matériaux !

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drapeau-anglaisAfter releasing my post on the dramatic eruption of Tavurvur in 2014 and the appearance of a powerful shock wave, I solicited the help of a physicist to obtain more precise explanations. Here are the remarks of Philippe Thoré to whom I extend my sincere thanks.
They include several levels:

1 – On the « supersonic » phenomenon:
The very fleeting apparition of a conical cloud (of water vapour) during the passage of the shock wave with the eruptive cloud evokes the phenomenon observed sometimes around a plane in supersonic flight: apparition of a cone in the case of a speed slightly greater than the speed of the sound (the cone would be much « sharper » in case of very high speed). This tends to confirm that the materials have been ejected at supersonic speed!

2 – On the propagation velocity of the shock wave:
– As far as the « terminology » is concerned, a distinction is usually made between the term « speed », which refers to the speed of movement of a physical object (eg an aircraft or a projectile), and the term « velocity »which refers to the speed of movement of a « perturbation », an immaterial object which may be, for example, light, swell, shock wave or sound. The expressions « speed of sound » or « speed of light » are therefore not appreciated by physicists …

– Concerning the classic expression « has crossed the sound barrier »: it is usually used to express that a material object (plane, projectile) has reached a speed superior to the velocity of sound, i.e. the velocity of sound in the area where the object is moving.

– Concerning the velocity of the shock wave observed here, one can decompose the event very roughly into two phases: the very first moments following the release of the gas pocket, where the phenomenon is « extreme » (due to the huge overpressure), and the rest of the event, when the shock wave, attenuated by the spatial dispersion, has a « moderate » amplitude; Of course, the transition between the two phases is gradual. In the second phase, the shock wave propagates essentially in the form of a sound, without any significant displacement of the « crossed » air: the velocity of the wave is the same as that of the sound. In the first phase, however, the usual propagation laws are not applicable: while propagating, the shock wave is accompanied by a significant displacement of materials (various gases, ash, even rocks and debris of all kinds ): Its own velocity partially superimposes itself to the speed of projection of the gases. Thus, it is not surprising that the « apparent » velocity of the shock wave should be slightly higher than that of sound.

– Nevertheless, since the shock wave is not « material », it cannot be said that it has « crossed the sound barrier », it has simply been momentarily faster than « ordinary » sound.

– Concerning now the video, several remarks can be made:
The event begins between 11 and 12 seconds in the video, because the zone where the release of the gas pocket occurs is below the horizon, inside the crater and therefore invisible ; confirming this fact, it seems that a very slight shadow appears a few tenths of a second before the visible rise of the eruptive cloud, which lengthens the propagation time to take into account: the actual duration of the propagation would then be clearly above 13 seconds, while remaining less than 14 seconds;
– the velocity of the sound must be very close to or even exceed 350 metres per second, if the air is close to the saturation of water vapour (which obviously is the case here) and if its temperature approaches 30°C ; however, with 350 m / s, we get a little less than 14.3 seconds.

The difference between the theoretical time and the real time is thus much less than 2 seconds, or even slightly less than one second. By taking an example, if there was a second deviation from the reference time of the order of 14 seconds, this would correspond to an error of the order of 7%; … and an error of 7% over the distance of 5 km gives an error of only 350 meters on this distance, which does not seem really significant.

It would therefore be very difficult to rely on the « sonic » aspect of the phenomenon to confirm the supersonic nature of the ejection of materials!

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Avion franchissant le mur du son (Crédit photo: Wikipedia)

Conséquences de la fonte du permafrost pour les rivières de l’Arctique // Consequences of permafrost thawing on Arctic rivers

drapeau-francaisIl ne faut pas se leurrer. Même si l’hiver actuel en Europe est moins doux que les précédents, le réchauffement climatique se poursuit dans l’Arctique où les températures hivernales sont toujours au-dessus de la moyenne. Le phénomène affecte la glace de mer, mais aussi le sol, les fleuves et les rivières.
Une nouvelle étude de l’USGS publiée dans la revue Geophysical Research Letters montre qu’avec le réchauffement du climat en Alaska et la fonte du permafrost (aussi appelé pergélisol), l’eau du fleuve Yukon connaît des modifications chimiques. Le Yukon circule sur plus de 3 000 km depuis montagnes de Colombie-Britannique jusqu’à la Mer de Béring et c’est l’un des plus grands fleuves arctiques au monde.
La surveillance du Yukon sur le long terme révèle que la teneur de l’eau en calcium, sodium, phosphore, magnésium et en sulfates est en augmentation. C’est la preuve de la fonte généralisée du pergélisol, ce qui a permis à l’eau de circuler librement dans les sols dégelés et riches en minéraux et de transporter certains d’entre eux jusque dans le fleuve. Les mesures indiquent une transformation profonde du bassin du Yukon dont la superficie est deux fois celle de la Californie ; c’est un important contributeur en eau dans le système marin de l’Arctique.
Les chercheurs ont utilisé les données fournies par un site de mesures installé le long du Yukon et un autre sur la Tanana, l’un de ses affluents. Ces deux stations de surveillance de l’USGS existent depuis des décennies, ce qui a permis aux scientifiques de remonter à 1982 pour étudier l’évolution de la situation. Non seulement les niveaux globaux des cinq éléments chimiques ont augmenté considérablement de 1982 à 2014, mais la périodicité des rejets s’est modifiée elle aussi. Bien que la plupart se produisent en été, la plus forte hausse pour certains éléments chimiques se situe à la fin du printemps ou à l’automne, ce qui indique un dégel annuel plus précoce et un regel du sol plus tardif au fil des ans.
On ne connaît pas encore suffisamment les effets des modifications chimiques observées dans l’eau du Yukon. La hausse de certains éléments chimiques et des sulfates a probablement des conséquences extrêmement négatives: on peut redouter une réaction en chaîne qui pourrait entraîner une augmentation du méthylmercure toxique dans l’eau du fleuve. Les sulfates sont absorbés par des bactéries qui transforment le mercure élémentaire en méthylmercure plus dangereux et qui s’accumule plus facilement dans l’organisme des poissons.
Les cinq plus grandes fleuves de l’Arctique – le Mackenzie au Canada ; la Lena, l’Ob et le Ienisseï en Sibérie, sans oublier le Yukon – sont considérés comme des sentinelles du changement climatique. Tous ont été étudiés scrupuleusement par les scientifiques, malgré les problèmes d’éloignement, les conditions d’observation difficiles et, pour le Yukon, des complications transfrontalières. Les scientifiques sont également été confrontés au manque de données historiques. Toutefois, pour le Yukon, il existe des archives liées à une tradition qui remonte à 1986. Elle permet de connaître les dates de débâcle du fleuve au niveau de la ville canadienne de Dawson City. En 2016, l’événement a eu lieu le 23 avril, date la plus précoce jamais enregistrée.
A côté des modifications chimiques de l’eau du Yukon, les habitants ont observé des changements physiques. Ainsi,  la plus forte érosion contribue à introduire davantage de sédiments dans le fleuve, ce qui obstrue parfois les systèmes de filtration d’eau potable. Le dégel du pergélisol et l’érosion vont de pair. De plus, le dégel provoque d’autres changements à la surface du sol avec l’assèchement de certaines zones et un apport d’eau dans d’autres. L’augmentation des sédiments et des matériaux charriés par le fleuve suscite des inquiétudes dans les villages où les habitants sont très inquiets pour les saumons et leur habitat.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau-anglaisDon’t let us be mistaken. Even though the current winter looks less mild than the previous ones in Europe, global warming is going on in the Arctic where winter temperatures are still above average. The consequences of climate change affect the sea ice, but also the ground and the rivers.

A new USGS study published in the journal Geophysical Research Letters shows that as Alaska warms and permafrost thaws, the chemistry of the Yukon River’s water is transforming chemically. The Yukon runs more than 3,000 km from the mountains of British Columbia to the Bering Sea and is one of the world’s major Arctic rivers.

Long-term monitoring reveals that levels of calcium, sodium, phosphorus, magnesium and sulfates are increasing in the river’s waters. That is evidence of widespread permafrost loss, which has allowed water to flow freely through thawed, mineral-rich soils and carry some of those minerals into the river. The results indicate a profound transformation in the Yukon River basin, an area twice the size of California and a major contributor of water into the Arctic marine system.

The researchers used data from one site on the Yukon River and one on the Tanana River, a major Yukon tributary. Both sites have been USGS monitoring stations for decades, allowing this study to reach back to 1982 to investigate trends. Not only did overall levels of the five chemicals increase substantially from 1982 to 2014, but timing of the releases expanded as well. While most of the releases happen in the summer, the biggest percentage increases for some of the chemicals have been either in late spring or in the fall, indicating earlier annual thaws and later annual freeze-up of soil over time.

Just what will be the effects of the chemical changes is yet unclear. Increased loads of one of the minerals tracked, sulfates, have some potentially ominous implications : the specter of a chain reaction that could create more poisonous methylmercury in the river’s water. Sulfates are consumed by bacteria that convert simple elemental mercury into more-dangerous methylmercury form, which is more easily accumulated in fish.

The five biggest Arctic rivers – the Mackenzie of Canada – and three great Siberian rivers – the Lena, Ob and Yenisey, as well as the Yukon, are considered sentinels of climate changes. All have been watched carefully by scientists, though there are challenges of remoteness, harsh conditions and, for the Yukon, transboundary complications. Scientists are also challenged by gaps in the written historical record. But for the Yukon, some important historical information is available. A tradition, dating back to 1986, has provided a long record of Yukon River ice-breakup dates in the Canadian town of Dawson. The April 23rd 2016 breakup was the earliest ever recorded in the Yukon Territory town.

Apart from the chemical changes in the river are some physical changes that locals notice too. Advancing erosion is putting more soil sediment into the river, sometimes clogging drinking-water filter systems. Permafrost thaw and erosion go together. And the thaw is triggering other changes on the surface, drying out some areas and bringing additional water to others.

The increase in river sediment and debris is fueling concerns in the villages where residents are very nervous about salmon and its habitat.

Source: Alaska Dispatch News.

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Vue aérienne du bassin du Yukon.

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Le Yukon à travers la taïga.

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Le Yukon et Dawson City au Canada.

(Photos: C. Grandpey)