Mois : octobre 2018

La Courbe de Keeling // The Keeling Curve

Dans mes notes sur le changement et le réchauffement climatiques, je fais souvent référence à la Courbe de Keeling pour montrer les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère. Voici quelques explications sur cette courbe et son histoire.
La Courbe de Keeling enregistre les variations dans les concentrations de CO2 depuis les années 1950. Elle s’appuie sur des mesures en continu effectuées à l’observatoire du Mauna Loa à Hawaii, sous la supervision de Charles David Keeling dans les premières années. Les relevés de Keeling ont été les premiers à montrer de manière très claire l’augmentation rapide des concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Charles David Keeling, de la Scripps Institution of Oceanography, organisme dépendant de l’Université de Californie à San Diego, a été le premier à effectuer régulièrement des mesures de concentration du CO2 dans l’atmosphère. À cette fin, il s’est rendu au pôle Sud et à Hawaii à partir de 1958. De nombreux scientifiques considèrent que les observations de Charles Keeling représentent l’un des travaux scientifiques les plus importants du 20ème siècle.
Des mesures de concentration du dioxyde de carbone dans l’atmosphère avaient été effectuées avant celles réalisées sur le Mauna Loa, mais en divers lieux de la planète. En 1960, Keeling et ses collaborateurs ont déclaré que les mesures effectuées en Californie, en Antarctique et à Hawaii étaient suffisamment fiables pour mettre en valeur non seulement des variations diurnes et saisonnières, mais aussi une augmentation de CO2 d’une année à l’autre, ce qui correspondait plus ou moins à la quantité de combustibles fossiles brûlés chaque année. Dans un article qui le rendit célèbre, Keeling écrivit: « Au pôle Sud, l’augmentation observée correspond pratiquement à la combustion de combustibles fossiles ».
En raison de coupes budgétaires au milieu des années 1960, Keeling fut contraint d’abandonner les mesures continues au pôle Sud, mais il réussit à rassembler suffisamment d’argent pour maintenir celles sur le Mauna Loa, qui se poursuivent aujourd’hui, parallèlement au programme de surveillance de la NOAA.
Les mesures effectuées sur le Mauna Loa montrent une augmentation constante de la concentration moyenne de CO2 dans l’atmosphère. On est passé d’environ 315 parties par million en volume (ppmv) en 1958 à 405,97 ppmv le 14 octobre 2018 Cette augmentation du CO2 atmosphérique est due à la combustion de combustibles fossiles et s’est accélérée ces dernières années. Étant donné que le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre, cela a des conséquences importantes sur le réchauffement de la planète. Les mesures effectuées dans d’anciennes bulles d’air piégées dans des carottes de glace polaire montrent que la concentration moyenne de CO2 dans l’atmosphère se situait historiquement entre 275 et 285 ppmv pendant la période holocène (à partir de 9 000 ans av. J.-C.), mais qu’elle a commencé à augmenter fortement au début du 19ème siècle.
Keeling et ses collaborateurs ont effectué des mesures sur les alizés à Hawaii, en se plaçant au-dessus de la couche d’inversion thermique afin de minimiser la contamination locale par les gaz volcaniques. De plus, les données sont normalisées pour éliminer toute influence de la contamination locale. Les mesures effectuées dans de nombreux autres sites isolés ont confirmé la tendance de la courbe de Keeling sur le long terme, bien qu’aucun site ne possède un historique de mesures aussi long que l’observatoire du Mauna Loa.
La courbe de Keeling montre une variation cyclique d’environ 5 ppmv chaque année (voir courbe ci-dessous). Cela correspond à la variation saisonnière d’absorption du CO2 par la végétation. La majeure partie de cette végétation se trouve dans l’hémisphère Nord, car c’est là que se trouvent la plupart des terres. D’un maximum en mai, le niveau diminue au printemps et en été dans le nord, à mesure que la croissance de nouvelles plantes absorbe le CO2 de l’atmosphère par photosynthèse. Après avoir atteint un minimum en septembre, le niveau augmente à nouveau dans le nord à l’automne et pendant l’hiver, à mesure que les plantes et les feuilles meurent et se décomposent, libérant le gaz dans l’atmosphère. L’impact du plancton vert sur les océans du monde, qui pourrait contribuer à éliminer jusqu’à 60% du dioxyde de carbone de l’atmosphère par la photosynthèse, n’a pas encore été étudié.
Les mesures de CO2 à l’observatoire du Mauna Loa sont effectuées à l’aide d’un type de spectrophotomètre infrarouge appelé à ses débuts ‘capnographe’ par son inventeur, John Tyndall, en 1864. Il est désormais connu sous le nom de capteur infrarouge non dispersif. Aujourd’hui, plusieurs capteurs à laser ont été ajoutés pour fonctionner simultanément avec le spectrophotomètre IR de la Scripps, tandis que les mesures effectuées par la NOAA sur le Mauna Loa utilisent un capteur infrarouge non dispersif. De nombreux autres capteurs et de nouvelles technologies sont également utilisés sur le Mauna Loa pour améliorer les mesures.
Charles David Keeling est décédé en 2005. Son fils, Ralph Keeling, professeur de géochimie à la Scripps Oceanography, a pris le relais. .

Adapté de plusieurs articles parus dans la presse américaine.

On peut voir l’évolution de la courbe de Keeling à cette adresse :

https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/

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In my posts about climate change and global warming, I often refer to the Keeling curve to show the carbon dioxide (CO2) concentrations in the atmosphere. Here are a few explanations about this curve and its history.

The Keeling Curve has recorded the changes in CO2 concentrations since the 1950s. It is based on continuous measurements taken at the Mauna Loa Observatory in Hawaii that began under the supervision of Charles David Keeling. Keeling’s measurements were the first to show the significant evidence of rapidly increasing carbon dioxide levels in the atmosphere.

Charles David Keeling, of the Scripps Institution of Oceanography at the University of California San Diego, was the first person to make frequent regular measurements of atmospheric CO2 concentrations. For that purpose, he took readings at the South Pole and in Hawaii from 1958 onwards. Many scientists consider C.D. Keeling’s observations as one of the most important scientific works of the 20th century.

Measurements of carbon dioxide concentrations in the atmosphere had been taken prior to the Mauna Loa measurements, but on an ad-hoc basis across a variety of locations. By 1960, Keeling and his group determined that the measurement records from California, Antarctica, and Hawaii were long enough to see not just the diurnal and seasonal variations, but also a year-on-year increase that roughly matched the amount of fossil fuels burned per year. In the article that made him famous, Keeling observed: « at the South Pole the observed rate of increase is nearly that to be expected from the combustion of fossil fuel ».

Due to funding cuts in the mid-1960s, Keeling was forced to abandon continuous monitoring efforts at the South Pole, but he managed to save enough money to maintain operations at Mauna Loa, which have continued to the present day, alongside the monitoring program by NOAA.

The measurements collected at Mauna Loa show a steady increase in mean atmospheric CO2 concentration from about 315 parts per million by volume (ppmv) in 1958 to 405.97 ppmv on October 14th, 2018. This increase in atmospheric CO2 is due to the combustion of fossil fuels, and has been accelerating in recent years. Since carbon dioxide is a greenhouse gas, this has significant implications for global warming. Measurements of carbon dioxide concentration in ancient air bubbles trapped in polar ice cores show that mean atmospheric CO2 concentration has historically been between 275 and 285 ppmv during the Holocene epoch (9,000 BCE onwards), but started rising sharply at the beginning of the nineteenth century.

Keeling and collaborators made measurements on the incoming ocean breeze and above the thermal inversion layer to minimize local contamination from volcanic vents. In addition, the data are normalized to negate any influence from local contamination. Measurements at many other isolated sites have confirmed the long-term trend shown by the Keeling Curve, though no sites have a record as long as Mauna Loa.

The Keeling Curve also shows a cyclic variation of about 5 ppmv in each year corresponding to the seasonal change in uptake of CO2 by the world’s land vegetation. Most of this vegetation is in the Northern hemisphere, since this is where most of the land is located. From a maximum in May, the level decreases during the northern spring and summer as new plant growth takes carbon dioxide out of the atmosphere through photosynthesis. After reaching a minimum in September, the level rises again in the northern fall and winter as plants and leaves die off and decay, releasing the gas back into the atmosphere. The impact of green plankton material in the world’s oceans, which may actually be responsible for taking up to 60% of the carbon dioxide out of the atmosphere through photosynthesis is yet to be fathomed though.

Carbon dioxide measurements at the Mauna Loa observatory in Hawaii are made with a type of infrared spectrophotometer first called a capnograph by its inventor, John Tyndall, in 1864 but now known as a nondispersive infrared sensor. Today, several laser-based sensors are being added to run concurrently with the IR spectrophotometer at Scripps, while NOAA measurements at Mauna Loa use nondispersive infrared sensor. Multiple other sensors and technologies are also used at Mauna Loa to augment these measurements.

Charles David Keeling died in 2005. Supervision of the measuring project was taken over by his son, Ralph Keeling, a professor of geochemistry at Scripps Oceanography.

Adapted from several articles released in the American press.

One can see the evolution of the Keeling Curve at this address:

https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/

Observatoire du Mauna Loa (Photo: C. Grandpey)

Courbe montrant la variation cyclique sur une année

Evolution des concentrations de CO2 sur deux ans

Evolution des concentrations de CO2 depuis 1958

[Source: Scripps Institution of Oceanography]

 

 

Un bel iceberg tabulaire // A nice tabular iceberg

La NASA a mis en ligne l’image d’un iceberg de forme rectangulaire presque parfaite au large de la côte est de la péninsule antarctique, près de la plateforme glaciaire Larsen C. La photo a été prise pendant l’opération IceBridge dont le but est de photographier les régions polaires afin de comprendre l’évolution de la glace au cours des dernières années.
Bien que l’iceberg présente une forme assez inhabituelle, il s’agit d’un phénomène tout à fait naturel. Il s’agit d’un iceberg tabulaire, différent des icebergs angulaires les plus courants, avec juste une petite pointe sortant de l’eau.
Les icebergs tabulaires ont des côtés taillés à l’emporte-pièce, presque verticaux et une surface parfaitement plane. Ils se détachent généralement des plateformes glaciaires dans un processus appelé « vêlage » que j’ai expliqué dans des notes précédentes. Lorsque le vêlage d’un iceberg s’effectue d’un seul coup, les angles de la masse de glace peuvent être proches de 90 degrés. Dans le cas présent, l’iceberg a probablement été produit par un vêlage récent car le vent et les vagues n’ont pas eu le temps de l’éroder, ni d’arrondir ses angles..
En règle générale, 10% seulement des icebergs émergent de la surface de l’océan lorsqu’ils flottent. Cependant, au vu de cette seule photo, il est difficile de savoir si l’iceberg flotte complètement ou s’il repose en partie sur le fond de l’océan.
La NASA a l’intention d’étudier ce processus de vêlage dans le cadre de la mission IceBridge. Elle permettra aux scientifiques de mesurer la fonte de la glace sous l’effet du réchauffement climatique. Avec la hausse des températures, les plateformes glaciaires sont beaucoup plus susceptibles de produire des icebergs qui vont fondre en flottant à la surface de l’océan. Il s’agit d’une variable clé dans l’élévation continue du niveau de la mer que la NASA mesure depuis des décennies.
Source: NASA.

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NASA has released the image of a nearly perfect rectangular iceberg off the east coast of the Antarctic Peninsula, near the Larsen C ice shelf. The photo was taken during Operation IceBridge, a mission to image the polar regions in order to understand how the ice has been changing in recent years.

While the iceberg is quite strange to look at, it is an entirely natural phenomenon. It is a tabular iceberg, different from the more common angular icebergs with just a small tip jutting out of the water.

Tabular icebergs have steep, nearly vertical sides and a flat plateau top. They typically break off of ice shelves in a process called “calving” I have explained in previous posts. When there is a clean calve of the iceberg, the angles can be close to 90 degrees. In this case, the iceberg is likely not very old as the wind and the waves have not yet eroded and rounded out its sharp edges.

Typically only 10 percent of an iceberg emerges above the ocean surface when floating. However, it is unclear in this particular image whether the iceberg is fully floating or partially sitting on the ocean bottom.

NASA intends to study this calving process through Operation IceBridge as a way of measuring melting due to global warming. As the planet warms, these ice shelves much more susceptible to calve off and melt as they float off into the ocean. This is a key variable in the continued sea level rise NASA has been measuring for decades.

Source : NASA.

Crédit photo: NASA

Le Grand-Bornand (Haute Savoie) et Bessans (Savoie) : Même combat !

Dans une note mise en ligne hier, je montrais comment le village savoyard de Bessans s’adaptait au réchauffement climatique en faisant des réserves de neige. La même stratégie est utilisée par Le Grand-Bornand (Haute Savoie), station de moyenne montagne qui culmine à 2 100 mètres, au cœur du massif des Aravis, et qui réalise plus d’un million de nuitées par an, dont 40 % hors saison hivernale.. Il y a trois ans, la commune a créé une réserve à neige, installée à 1 500 mètres d’altitude, dans le village du Chinaillon, sur la route du Col de la Colombière. .

La technique de conservation de la neige est la même qu’à Bessans. Il s’agit de fabriquer la neige en hiver et de la recouvrir ensuite avec de la sciure qui est un isolant parfait. Ainsi, un volume de15 000 mètres cubes est mis à l’abri pendant l’été et donne à la station du Grand-Bornand la possibilité d’organiser tous les deux ans début décembre la Coupe du monde de biathlon. Cette neige permet aussi d’enneiger les animations pour les enfants.

Conscient que le réchauffement climatique risque de s’amplifier, la station prévoit de disposer de plus de réserves de neige. Il est prévu de doubler le volume stocké d’ici une quinzaine d’années.

A côté de cette réserve de neige, la station du Chinaillon dispose d’autres moyens pour essayer de garantir son enneigement. Il existe des réserves d’eau et plus de 300 enneigeurs (également appelés canons à neige) répartis sur la montagne. En tout, 360 000 mètres cubes d’eau ont été stockés, ce qui est supérieur aux besoins de production de poudreuse.

Malgré tout, le manque de neige chronique inquiète les autorités locales. L’eau stockée en amont pour produire de la neige risque de manquer en bas pour la consommation de la population. Un jour ou l’autre, on devra choisir entre boire ou skier ! Il faut se faire une raison : Avoir de la neige à tout prix sera bientôt terminé. Les stations de ski sans neige devront s’adapter à la nouvelle situation climatique et proposer d’autres activités, comme le développement du VTT. Les fans de poudreuse accepteront-ils cette nouvelle situation ? Pas si sûr !

Source : France Info.

Vue du village du Grand-Bornand (Photo: C. Grandpey)

Hawaii: Impact de l’éruption du Kilauea sur l’agriculture // Impact of the Kilauea eruption on agriculture

Une étude récente menée auprès des agriculteurs hawaïens par le Département d’agriculture tropicale et des ressources humaines a révélé que la dernière éruption du Kilauea avait causé près de 28 millions de dollars de dégâts. Les 46 fermiers qui ont participé à l’étude ont déclaré avoir perdu environ 27,9 millions de dollars suite à la destruction de leurs biens. Parmi les dégâts signalés, près des deux tiers – soit 17 millions de dollars – concernent plus particulièrement les récoltes, tandis que les terres, les bâtiments et les stocks détruits représentent respectivement 4,1 millions de dollars, 3,3 millions de dollars et 3 millions de dollars de pertes.
Un rapport de l’Association de la floriculture et des pépinières d’Hawaï a fait remarquer que les données contenues dans l’étude n’étaient pas exhaustives, mais fournissaient un bon aperçu de la gravité de l’impact de l’éruption sur l’agriculture de l’île. L’étude a révélé que 13,3 millions de dollars de dégâts concernent la floriculture, 6,5 millions de dollars la culture de la papaye et 2,5 millions de dollars les noix de macadamia.

La région de Kapoho, aujourd’hui en grande partie recouverte par la lave, offrait des conditions idéales pour faire pousser les orchidées. Après l’éruption, on a estimé que 10% des quelque 300 plantations d’orchidées à travers l’Etat avaient été touchés. Même si certaines nouvelles pépinières ont vu le jour, il faut parfois jusqu’à deux ans pour qu’une graine d’orchidée devienne une plante vendable dans des conditions idéales, et c’est une période pendant laquelle les agriculteurs ne disposent d’aucun revenu.
Environ 30 à 40% de la production de papaye de la Grande Ile a été détruite ou rendue inaccessible par l’éruption, avec un préjudice économique immédiat pour le secteur. Quelque 285 hectares de la meilleure zone de culture de la papaye ont été ensevelis sous la lave, ce qui soulève des questions sur l’avenir de ce secteur agricole. La plus grande partie de la récolte de papayes qui a été détruite était destinée à Oahu ou au Canada, tandis que la plupart des terres dévolues à l’exportation vers le Japon ou le continent américain ont été épargnées par la lave. Les agriculteurs qui ont perdu leurs terres n’en trouveront pas forcément d’autres pour les remplacer, même si l’étude montre que les fermiers les plus affectés pat l’éruption  seraient prêts à acheter de nouvelles terres. Certaines parties de la Grande Ile offrent des conditions propices à la culture de la papaye, mais le coût de leur défrichage ne serait pas supportable financièrement  pour la plupart des fermiers. Comme les orchidées, les papayes mettent du temps – environ un an – à se développer et l’assurance chômage arrive à son terme au bout de six mois. La communauté agricole a demandé que soit instituée une législation prolongeant l’assurance-chômage suffisamment longtemps pour couvrir les périodes de croissance des papayes, mais il n’est pas du tout certain qu’ils obtiennent satisfaction. .
Source: Hawaii Tribune Herald

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A recent survey conducted with farmers by the Hawaii’s College of Tropical Agriculture and Human Resources has reported that Kilauea’s last eruption caused nearly 28 million dollars in damages. The 46 respondents reported that they had collectively lost approximately 27.9 million dollars in destroyed property. Of the total damages reported, nearly two thirds – 17 million dollars – were specifically damage to crops, while destroyed land, buildings and inventory accounted for 4.1 million dollars, 3.3 million dollars and 3 million dollars in losses, respectively.

A statement by the Hawaii Floriculture and Nursery Association has indicated that the data from the survey is not “all-inclusive” but provides a snapshot of how devastating the eruption was for the island’s agricultural industries. The survey found that 13.3 million dollars of the reported damages were from the floriculture industry, with another 6.5 million dollars from the papaya industry and 2.5 million dollars from the macadamia nut industry.

The Kapoho region, now mostly buried in lava, had ideal conditions for orchid growers. After the eruption, it was estimated that 10 percent of the roughly 300 statewide orchid growers had been affected. Even though some new nurseries are beginning to see new growth, it can take up to two years to grow an orchid from seed to salable plant under ideal conditions, during which time farmers starting out will have no cash flow.

About 30 to 40 percent of the Big Island’s papaya production has been destroyed or rendered inaccessible by the eruption, resulting in immediate economic damage to the industry. Approximately 700 acres of the best growing area for papayas have been buried by lava, raising long-term questions about the industry’s future. The majority of the destroyed papaya crop was destined for Oahu or Canada, while most of the Japanese and mainland export growing lands were largely unaffected. However, those farmers who lost growing land may not be able to find replacements, although the survey suggested that most inundated farmers would be willing to buy new land. Some lands on the Big Island have appropriate conditions for papayas to grow, but the cost of clearing the land would not be economically feasible for most operations. Meanwhile, like the orchids, papayas take time to grow – about a year – while unemployment insurance runs out after six months. The farming community has discussed legislation extending unemployment insurance long enough to cover growing periods, but was not optimistic.

Source : Hawaii Tribune Herald

La culture de la papaye est l’un des piliers de l’économie hawaïenne (Photo: C. Grandpey)