Mois : mars 2017

Mémoire de la glace // Memory of the ice

La banquise fond. Les glaciers fondent. Dans quelques décennies, la glace sera probablement devenue une curiosité sur notre planète. Pourtant cette glace est précieuse car en s’épaississant, elle garde en mémoire les principaux événements naturels traversés par la Terre. C’est pour conserver cette mémoire que l’UNESCO a lancé le projet international « Mémoire de la glace» qui vise à conserver des carottes de glace extraites de plusieurs glaciers dans le monde.

En se formant sous l’effet des chutes de neige, les glaciers emprisonnent de petites bulles d’air, des bactéries et des impuretés, témoins de l’atmosphère d’il y a plusieurs dizaines, centaines ou milliers d’années. En analysant les glaciers, les scientifiques ont pu établir le lien entre températures et gaz à effet de serre, et ont pu étudier l’évolution de la pollution ou de l’activité industrielle au niveau européen sur une centaine d’années. Par exemple, en 1986, la catastrophe de Tchernobyl (Ukraine) a laissé sa marque dans les glaciers alpins sous la forme d’un pic de césium 137.

En août 2016, des scientifiques français, italiens et russes ont prélevé deux échantillons de plus de 120 mètres de long sur un glacier du Mont Blanc; ils seront conservés dans des containers métalliques en Antarctique. La première carotte a été transportée dans la vallée après un forage de plus de deux jours à 4 300 mètres d’altitude, au col du Dôme. Découpée en 126 segments d’un mètre de long conditionnés dans des caisses isothermes, elle est désormais stockée dans un entrepôt frigorifique près de Grenoble. Une deuxième carotte de 129 mètres de long a été héliportée dans la vallée et présentée à la presse avant de rejoindre le même entrepôt. Une troisième carotte doit être forée par une équipe de scientifiques français, italiens et russes. Une de ces carottes, pesant plusieurs tonnes, sera analysée au laboratoire de Grenoble pour constituer une base de données ouverte à tous les scientifiques. Les deux autres devraient rejoindre à l’horizon 2020 une cave de neige à -54°C de moyenne, sur la base franco-italienne Concordia, en Antarctique. Ainsi, une « banque de glace » sera créée pour les futures générations.

Au printemps 2017, une équipe d’une vingtaine de glaciologues français, russes, brésiliens, américains et boliviens se rendra en Bolivie sur le glacier Illimani, à 6300 mètres d’altitude. Les carottes glaciaires ainsi forées permettront de retracer 18 000 ans d’histoire climatique des Andes. L’équipe scientifique, déjà en pleine préparation, partira en avance pour s’acclimater et produire des globules rouges. Elle sera accompagnée de guides et de porteurs locaux. Si l’expédition du Mont-Blanc a pu profiter d’un hélicoptère, ce mode de transport est impossible sur I’Illimani. En conséquence, les deux tonnes de matériel seront acheminées à dos d’homme, comme les trois tonnes de glace prélevées. En Bolivie, l’équipe scientifique espère notamment trouver des traces des feux de forêt amazonienne, phénomènes qui modifient la chimie de l’atmosphère.

Il y a urgence à effectuer ces prélèvements de glace. En 2016, à cause d’El Niño, la température des glaciers andins a approché 0°C avec des risques que la neige de surface percole et détruise les informations chimiques. Si le réchauffement se poursuit au rythme actuel, on sait déjà que les glaciers culminant sous 3 500 m dans les Alpes et sous 5 400 m dans les Andes auront disparu à la fin du siècle.

Source : Presse internationale.

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The ice cap is melting. The glaciers are melting. In a few decades, ice will probably become a curiosity on our planet. Yet this ice is very precious because while thickening, it keeps in memory the main natural events traversed by the Earth. It is to preserve this memory that UNESCO has launched the international project « Memory of the Ice » which aims to conserve ice cores extracted from several glaciers in the world.
As snow falls, glaciers trap small air bubbles, bacteria and impurities wch are the testimony of the atmosphere tens, hundreds or thousands of years ago. By analyzing the glaciers, scientists were able to establish the link between temperatures and greenhouse gases, and were also able to study the evolution of pollution or industrial activity in Europe over a hundred years. For example, in 1986, the Chernobyl disaster (Ukraine) left its mark in the Alpine glaciers in the form of a peak of cesium 137.
In August 2016, French, Italian and Russian scientists collected two ice cores, more than 120 meters long, from a glacier on Mont Blanc before storing them in metal containers in Antarctica. The first core was lowered into the valley after drilling for more than two days at 4,300 meters above sea level at the Col du Dôme. Sliced into 126 segments, one meter long each, packaged in insulated boxes, they are now stored in a refrigerated warehouse near Grenoble. A second 129-meter-long core was helicopted in the valley and presented to the press before being stored in the same warehouse. A third core will be drilled by a team of French, Italian and Russian scientists. One of these cores, weighing several tons, will be analyzed at the Grenoble laboratory to become a database open to all scientists. The other two cores are expected to reach, by 2020, a snow cave at an average temperature of -54°C on the Franco-Italian Concordia base in Antarctica. Thus, an « ice bank » will be created for future generations.
In the spring of 2017, a team of twenty French, Russian, Brazilian, American and Bolivian glaciologists will travel to Bolivia on the Illimani glacier at an altitude of 6,300 meters. The ice cores drilled there will trace 18,000 years of climatic history of the Andes. The scientific team, already in full preparation, will leave early to acclimatize and produce red blood cells. It will be accompanied by local guides and porters. If the expedition to Mont Blanc could take advantage of a helicopter, this mode of transport is impossible on Ilimani. As a result, the two tons of material will be transported by man, as well as the three tons of ice that will be collected. In Bolivia, the scientific team hopes to find traces of Amazonian forest fires, phenomena that alter the chemistry of the atmosphere.
There is an urgent need for these samples. In 2016, because of El Niño, the temperature of the Andean glaciers approached 0°C, with risks that surface snow might percolate and destroy chemical information. If the warming continues at the current rate, it is already known that the glaciers culminating at 3,500 m in the Alps and 5,400 m in the Andes will have disappeared by the end of the century.

Source: International Press.

Photos: C. Grandpey

Hawaii : Les dangers sur le site de Kamokuna (rappel) // The dangers of the Kamokuna lava entry (a reminder)

Un nouvel article écrit par les scientifiques du HVO et publié dans les journaux hawaïens rappelle aux visiteurs les dangers liés à l’entrée de lave sur le site de Kamokuna.
L’entrée de la lave dans l’océan comporte de nombreux dangers. J’ai écrit plusieurs notes à ce sujet, en particulier le 3 février 2017. Les dangers comprennent les explosions qui projettent des débris incandescents, les gaz toxiques contenus dans le panache de vapeur, l’effondrement de la banquette littorale nouvellement créée et de la falaise qui se trouve à proximité. Des effondrements répétés depuis le 31 décembre 2016 ont souligné ce dernier danger.
Les deltas de lave sont extrêmement instables. Ils reposent généralement sur des accumulations de fragments de roche sans aucune solidité. Au fur et à mesure que le delta de lave grandit, cette mauvaise assise ne peut plus supporter le poids de matériaux qui s’ajoute en permanence et un effondrement partiel ou total expédie cette banquette littorale dans la mer. C’est ce qui s’est passé le 31 décembre 2016 lorsque la quasi-totalité du delta de lave ainsi que des portions de la falaise la plus ancienne ont glissé les unes après les autres dans l’océan au cours de l’après-midi et dans la soirée.
De petites explosions ont accompagné plusieurs de ces effondrements lorsque la roche à très haute température est entrée en contact avec de l’eau de mer froide. Ces explosions ont expédié dans l’air des roches, de la vapeur et des lambeaux de lave. De puissantes vagues ont également déferlé lorsque des parties du delta de lave et des falaises avoisinantes se sont effondrées dans l’eau. Certaine vagues ont projeté de l’eau jusqu’à 10 mètres au-dessus des falaises de 15 mètres de hauteur à l’est du delta.
Après les événements du 31 décembre, la zone a continué d’être instable et de profondes fractures ont été observées dans la partie supérieure de la falaise, derrière l’entrée de la lave dans l’océan. Au début du mois de février, des membres du HVO qui travaillaient dans ce secteur ont remarqué un mouvement horizontal du sol jusqu’à une distance de 200 mètres de l’entrée de lave. On ne connaît pas la cause exacte de ce mouvement du sol à une telle distance, mais c’est un signe incontestable de l’instabilité dans ce secteur. Le 2 février 2017, les géologues du HVO ont vu une grande partie de la falaise littorale derrière l’entrée de lave s’effondrer dans l’océan. Heureusement, ils étaient suffisamment loin pour ne pas être blessés.
La nouvelle caméra installée sur le site a enregistré une vidéo spectaculaire de l’événement. Plusieurs heures plus tard, un autre morceau de la falaise s’est également effondré. Cette falaise près de l’entrée de la lave dans l’océan reste instable et d’autres effondrements peuvent se produire à tout moment. Les visiteurs ne doivent pas franchir la corde installée par le Parc des Volcans et les bateaux doivent officiellement maintenir une distance de sécurité. La loi les oblige à rester au moins 300 mètres de l’entrée de lave, mais il semble que cette distance soit rarement respectée, malgré les amendes distribuées par les rangers. Comme je l’ai signalé auparavant, les contrôles ont été renforcés sur les zones les plus dangereuses du Kilauea, comme le site de Kamokuna, le cratère del’Halema’uma’u et le Pu’uO’o sur l’East Rift Zone.

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A new article by HVO scientists released in the Hawaiian newspapers reminds visitors of the dangers related to the lava entry at Kamokuna.

The ocean entry conceals many dangers. I have written several posts about this topic, especially on February 3rd 2017. The dangers include explosions that send debris and molten spatter into the air, toxic gasses in the steam plume and collapse of the newly created land and adjacent sea cliff. Repeated collapses around the ocean entry since New Year’s Eve of 2016 have underscored this last danger.

Lava deltas are inherently unstable. They are typically built on top of loose rock fragments. As the lava delta grows, this poor foundation cannot support the added weight, and partial or wholesale collapse sends chunks sliding into the sea. This is what happened on December 31st 2016 when almost the entire lava delta and portions of the older sea cliff slid into the ocean piece by piece over the course of the afternoon and into the evening.

Small explosions accompanied many of these collapses when newly exposed hot rock came into contact with cold seawater. These sent rocks, steam, and molten lava fragments flying into the air. Large waves were also generated when sections of the lava delta and adjacent sea cliff crashed into the water; some were reported to have splashed as much as 10 metres above the 15-metre cliffs east of the delta.

Since the events of New Year’s Eve, the area has continued to be unstable and large cracks have been observed on top of the cliff behind the ocean entry. In early February, HVO staff working in the area noted gentle swaying of the ground a distance of up to 200 metres away from the entry. The exact cause of this ground motion felt so far away is not known, but it was a clear warning of instability. On February 2nd 2017, HVO geologists witnessed a large section of the sea cliff behind the ocean entry falling into the ocean. Fortunately, they were far enough away to be unharmed.

The newly placed camera recorded a dramatic video of the event.  Several hours later, another piece of the sea cliff also collapsed. The sea cliff near the ocean entry remains unstable and further collapses could occur at any time. Visitors should heed the rope line established by Hawaii Volcanoes National Park at all times and maintain a safe distance when viewing by boat. The raft should stay at least 300 metres from the entry, but it seems this distance is rarely respected, despite the fines distributed by the rangers. As I put it before, controls have been reinforced on the most dangerous areas on Kilauea Volcano, including the Kamokuna lava entry, Halema’uma’u Crater and Pu’uO’o on the East Rift Zone.

Exemple de fracture de la falaise littorale sur le site de Kamokuna (Photo : USGS / HVO)

L’alimentation magmatique du Kilauea (Hawaii) // Kilauea Volcano’s magma supply (Hawaii)

drapeau-francaisLes observations du lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u ont permis de mieux comprendre les lentes variations d’alimentation magmatique du Kilauea.

Tous les jours de la semaine, la cendre volcanique et les cheveux de Pele sont recueillis dans des récipients déposés près du lac de lave, sur la lèvre du cratère. La cendre est pesée, et les scientifiques peuvent calculer combien de grammes se déposent chaque heure dans les récipients. Des bulles éclatent à la surface du lac de lave pendant les épisodes de spattering, mais la vitesse à laquelle la cendre s’accumule dans les récipients varie en fonction de la direction du vent, des lieux de projection, de la profondeur du lac de lave, etc. Tout compte fait, sur un mois, ces effets à court terme ont tendance à s’annuler alors qu’une variation est observée d’un mois sur l’autre, avec des pics et des creux dans l’accumulation de la cendre. Les explications de ces variations ont été données par le HVO en observant le comportement du lac de lave proprement dit.
Presque quotidiennement, les scientifiques du HVO mesurent la profondeur de la surface du lac à l’aide d’un télémètre laser. Le niveau du lac monte pendant les épisodes d’inflation du sommet et chute pendant la déflation. Ces fluctuations durent généralement un jour ou deux, parfois plus, mais n’excèdent jamais un mois. Il s’avère que les variations mensuelles du niveau moyen du lac et de l’accumulation mensuelle de cendre correspondent. Sur une période de plusieurs mois, le niveau du lac et l’accumulation de cendre peuvent augmenter, s’accélérer et retomber. Ainsi, une plus grande quantité de cendre tombe dans les récipients quand le niveau de la lave est haut.
Les scientifiques du HVO se sont posé la question suivante: Pourquoi le niveau moyen du lac de lave varie-t-il sur des périodes de plusieurs mois? La réponse se trouve dans les fluctuations d’alimentation magmatique du réservoir peu profond qui se trouve sous la caldeira.
Généralement, on considère que l’alimentation magmatique du Kilauea est relativement stable. En revanche, il y a une dizaine d’années, pendant trois ou quatre ans, cette alimentation était plus importante qu’elle ne l’est aujourd’hui. Il s’agit d’une évolution sur le long terme, qui se distingue par son ampleur et sa durée. Aujourd’hui, c’est différent. Le lac de lave monte et descend sur des périodes de quelques mois seulement, ce qui montre une variation à plus court terme de l’alimentation. Un examen des données GPS sur une période de plusieurs mois – pour minimiser les effets à court terme – montre une correspondance avec le niveau du lac. L’élévation du niveau du lac indique une inflation plus rapide du sommet, tandis que la baisse de niveau traduit un soulèvement sommital plus lent.
L’explication la plus simple de tout cela est que l’apport en magma varie lentement sur des périodes de plusieurs mois. Il ne s’agit pas simplement de transférer le magma d’un lieu vers un autre. C’est l’ensemble du sommet qui monte ou descend, ce qui traduit la hausse et la baisse de l’alimentation magmatique de tout le réservoir sommital. Une seule fois, en 2012, la partie sud du réservoir a baissé alors que la partie nord montait.
Le HVO a identifié environ une douzaine de telles variations d’alimentation depuis le début de l’éruption dans le cratère de l’Halema’uma’u en 2008. Ces variations peuvent être provoquées par des fluctuations de fusion dans le manteau, ou elles peuvent se produire pendant le trajet de 80-100 km entre le manteau et le réservoir de stockage peu profond.
Sans le lac de lave et les mesures précises de son niveau, les scientifiques du HVO n’auraient pas pu détecter les variations d’alimentation et, par conséquent, ils n’auraient pas pu expliquer les variations mensuelles d’accumulation de cendre dans les récipients sur la lèvre du cratère de l’Halema’uma’u. La boucle est bouclée !
Source: USGS / HVO.

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drapeau-anglaisA new concept has emerged from observations of the lava lake in Halema’uma’u. Crater: slowly pulsing magma supply to Kilauea. Every weekday volcanic ash and Pele’s hair are collected from buckets near the lava lake. The ash is weighed, and an ash accumulation rate is calculated, namely how many grams of ash fall into the buckets per hour. Bubbles at the surface of the lava lake are almost always breaking during spattering, but the rate at which ash accumulates in the buckets varies according to wind direction, locations of spattering, depth to the lava lake, and more. However, when averaged over a month, such short-term effects tend to cancel while month-to-month variation is observed, with peaks and troughs in ash accumulation lasting several months each. Explanations of these phenomena have been given by HVO by observing the behaviour of the lava lake itself.

Almost daily, HVO scientists measure the depth to the lake surface with a laser rangefinder. Lake level rises during summit inflation and drops during deflation. Such changes typically last a day or two, sometimes longer, but not for a month. It turns out that the average monthly lake level and the monthly accumulation of ash track each other. Over a several-month period, lake level and ash accumulation may rise, peak, and fall off. More ash falls in the buckets when lava level is high than when it is low.

The question to answer was: Why does the monthly average lake level change over periods of several months? The answer is: a pulsing rate of magma supply to the shallow storage reservoir under the caldera.

Generally, magma supply to Kilauea is considered to be pretty steady. For 3-4 years about a decade ago, the magma supply rate was higher than it is today. This was a long-term change and stood out by its magnitude and duration. Today is different. The rising and falling lava lake over periods lasting only several months suggests a shorter-term variation in the supply rate. Close examination of the GPS data, again averaged over month-long periods to minimize short-term effects, shows good correspondence with lake level. Rising lake level indicates faster summit uplift, and dropping lake level slower uplift.

The simplest explanation for all this is that the rate of magma supply is slowly pulsing over periods of several months. It isn’t simply a question of transferring magma from one place in the summit to another. The entire summit goes up or down, seemingly reflecting waxing and waning of the magma supply rate to the entire summit reservoir. Only once, in 2012, did the southern part of the reservoir go down when the northern went up.

HVO has identified about a dozen pulses since the Halema’uma’u eruption began in 2008. The pulses may be driven by changes in the rate of melting in the mantle or be induced during transport upward from the mantle to the shallow storage reservoir, an 80-100-km distance.

Without the lava lake and its precisely measured level, HVO scientists wouldn’t have detected a pulsing supply rate and, as a consequence, would not have been able to explain the monthly changes in ash accumulation.

Source: USGS / HVO.

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Vue du lac de lave dans le cratère de l’Halema’uma’u. La surface du lac – dont le diamètre est d’environ 255 mètres – se trouve souvent à une vingtaine de mètres sous la lèvre. Le niveau de la lave chute au cours des périodes de déflation du Kilauea et remonte lors des épisodes d’inflation. Un débordement peut se produire sur le plancher de l’Halema’uma’u, comme en mai 2015, mais un tel événement reste exceptionnel. (Crédit photo: USGS / HVO).

Le permafrost sibérien révèle ses secrets // The Siberian permafrost reveals its secrets

drapeau-francaisDans plusieurs articles diffusés sur ce blog, j’ai indiqué qu’en Russie les scientifiques mettent en garde contre la menace d’explosions de méthane, aussi soudaines que spectaculaires, susceptibles de créer de nouveaux cratères géants dans le nord de la Sibérie. Ils utilisent les satellites pour surveiller des monticules de glace et de terre connus sous le nom de pingo, car ils pensent qu’il existe un réel risque d’explosion. Il est particulièrement élevé dans la péninsule de Yamal, là où se trouvent les plus grandes réserves de gaz naturel du monde.
Cette mise en garde fait suite à une étude détaillée de l’un parmi des dizaines de nouveaux cratères repérés dans les régions reculées de la Sibérie au cours des 18 derniers mois. Le plus célèbre – connu sous le nom B-1 – se trouve à 29 km du champ gazier de Bovanenkovo.

Les scientifiques pensent que ces cratères se sont formés à la suite de la fonte du permafrost (ou pergélisol) et la libération des gaz dans le vide laissé derrière. Au fur et à mesure de l’augmentation de la température et de la quantité de gaz, le gaz naturel sous pression s’est échappé violemment à la surface.
Le cratère de Batgaika, baptisé par le peuple Yakutien «porte d’entrée du monde souterrain», fait partie de ces cratères d’effondrement qui apparaissent au cœur de la Sibérie au fur et à mesure que le permafrost se transforme en boue en libérant du méthane. Au cours de son effondrement, ce cratère révèle des étapes de l’histoire du changement climatique dans la région ; il met aussi au jour des carcasses d’animaux et des forêts pétrifiées.
Le cratère, de 800 mètres de large et de 80 mètres de profondeur, se développe à raison de 10 à 30 mètres par an, à mesure que fond la glace sur ses bords, et il s’approfondit régulièrement. Une étude publiée dans la revue scientifique Quarternary Research indique que, tout en libérant des gaz à effet de serre, les parois du cratère révèlent une foule de données climatiques historiques. Jusqu’à présent préservées par le pergélisol, ces couches font ainsi apparaître du pollen qui prouve que la région était autrefois couverte par une toundra très dense. Le cratère montre également deux rangées de souches d’arbres, signe que la zone était autrefois occupée par une forêt dense. Les chercheurs ont aussi découvert les restes de mammouths, de boeufs musqués, et même un cheval vieux de 4 400 ans.
Tous ces éléments illustrent les changements progressifs du climat sur des dizaines de milliers d’années. Les chercheurs espèrent qu’ils permettront de prévoir ce qui va se passer dans les prochaines décennies. Selon un professeur de l’Université du Sussex, la Sibérie semble avoir connu pour la dernière fois la formation de ces cratères d’effondrement il y a 10 000 ans, quand la Terre a émergé de la dernière glaciation. Un reste de forêt se trouve même au-dessus d’un paysage encore plus ancien qui avait été fortement érodé. C’est probablement lorsque le pergélisol a fondu au cours d’un épisode passé du réchauffement climatique.
Cependant, il y a une différence majeure entre aujourd’hui et le passé: Le niveau de gaz à effet de serre dans notre atmosphère est beaucoup plus élevé aujourd’hui qu’autrefois. Les derniers relevés de CO2 dans l’atmosphère (sur le Mauna Loa à Hawaii) se situent à 407 ppm (parties par million). À l’époque, ils n’atteignaient que 280 ppm.
Source: News.au.com.

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drapeau-anglaisIn several posts on this blog, I indicated that in Russia, scientists are warning of the threat of sudden and dramatic methane explosions creating new giant craters in northern Siberia. They are using satellites to monitor pingoes, mounds of earth-covered ice, which they fear can soon erupt.At special risk is the Yamal Peninsula, the location of the world’s largest natural gas reserves.
The warning followed detailed study of one of dozens of new craters spotted in remote regions of Siberia. The most famous – known as B-1 – is 29 km from Bovanenkovo gas field.  Scientists believe these craters formed as a result of ice beneath the surface melting and releasing gas into the void left behind. As temperatures have warmed and gas levels have increased, the natural gas erupted out of the ground with violent results.
The Batgaika crater, known to the local Yakutian people as the “doorway to the underworld,” is one of the largest of a growing number of pits collapsing across Siberia as the ice beneath the surface turns to slush and methane gas. During its collapse, this crater is revealing eons of climate change in the region, along with long-buried animal carcasses and petrified forests.

The 800-metre-wide, 80-metre-deep crater is growing at the rate of 10 to 30 metres a year as the ice around its edges gives way. Thus, it is getting gradually deeper.

A study in the science journal Quarternary Research says that, along with its ominous release of greenhouse gas, the stratified layers of the crater’s sides are releasing immense historical climate data. Preserved in the melting permafrost are layers of pollen revealing that the area was once covered by open tundra. But there are also two prominent bands of tree stumps, showing the land was once dense forest. Among it all are the remains of ancient mammoth, musk ox, and even a 4,400-year-old horse.

Put together, all these elements paint a picture of gradual changes in climate over the course of tens of thousands of years. Researchers hope it will help them predict what will happen in coming decades. According to a University of Sussex professor, the last time Siberia appears to have experienced the formation of pit craters was 10,000 years ago, when the Earth woke from the last ice age. One forest-bed remnant sits above an even older landscape that had been heavily eroded. This was probably when permafrost thawed in a past episode of climate warming.

However, there is a major difference between today and the past : Greenhouse gas levels in our atmosphere are much higher now than then. The latest CO2 figures are at 407 parts per million. Back then, it was 280 parts per million.

Source: News.au.com.

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Cratère de Batgaika (Crédit photo: Siberian Times)