Mois : juillet 2020

La sismicité sous le Mauna Kea (Hawaii) // Seismicity beneath Mauna Kea (Hawaii)

Le Mauna Kea n’a pas connu d’éruptions depuis plus de 4 500 ans, mais cela ne signifie pas que c’est un volcan éteint. En fait, depuis des décennies, il cache l’un des signaux sismiques les plus étranges jamais observés sur un volcan.
Il y a plusieurs années, les sismologues de l’USGS testaient une nouvelle méthode d’analyse de la sismicité sur le Kilauea. Elle consiste à analyser des fractions de 24 heures de données sismiques afin de détecter des signaux similaires sur plusieurs appareils. Par curiosité, ils ont décidé d’étendre leurs observations au reste de l’île d’Hawaii. Ce qu’ils ont découvert est surprenant. Une étude publiée dans la revue Science en mai 2020 explique qu’ils ont détecté des séismes profonds sous le Mauna Kea, avec une répétition toutes les 7 à 12 minutes. La pollution sonore générée par le vent et les voitures à proximité, ainsi que la faible magnitude (M 1.5) des séismes avaient empêché leur détection par le réseau sismique traditionnel. .
Ces petits séismes se produisent à des profondeurs d’environ 15 – 25 km directement sous le sommet du Mauna Kea, toutes les 7 à 12 minutes avec une régularité surprenante. En outre, ces événements répétitifs apparaissent depuis au moins l’année 1999, mais il est très probable qu’ils se produisaient bien avant cette date.
Les scientifiques se sont tout d’abord montrés prudents avant d’attribuer ces séismes à des processus volcaniques car leur régularité semblait artificielle. Ils ont pris le temps d’éliminer toutes les causes possibles, comme les activités dans la zone d’entraînement de Pohakuloa ou les travaux routiers.
Un facteur permettant d’interpréter l’origine des séismes répétés et profonds du Mauna Kea est que leurs ondes sismiques sont différentes de celles des séismes classiques. Alors que les séismes classiques donnent naissance essentiellement à des événements haute fréquence, ceux du Mauna Kea sont plus prolongés, avec des fréquences plus basses. Cela signifie qu’un décrochement sur une faille n’est pas la cause de ces événements.
Les séismes basse fréquence peuvent se produire sur les volcans, mais il n’y a aucun autre exemple de ce type de répétition ou de longévité dans le monde. Au total, on a enregistré plus d’un million de secousses sismiques sur le Mauna Kea entre 1999 et 2018. Cumulée, l’énergie ainsi libérée correspond à un séisme de M 3.0 sous le volcan chaque jour. En mettant ensemble les signaux produits par ces milliers de ces séismes, on peut examiner leur forme d’onde plus en détail. Les résultats montrent que ces événements sont probablement causés par le mouvement de fluides au-dessus d’une chambre magmatique profonde. À mesure que les fluides s’élèvent, ils pénètrent dans une fissure hermétique dans sa partie supérieure. L’arrivée continue de fluide met la fissure sous pression, ce qui finit par briser l’obturation à son sommet et déclencher un séisme. La fissure se referme ensuite, et tout recommence.
La question est de savoir d’où proviennent ces fluides. La source d’alimentation réside probablement au niveau des gaz magmatiques qui se comportent comme des fluides lorsqu’ils se trouvent dans les profondeurs de la croûte terrestre. Ces gaz se séparent du magma en se refroidissant. Les grandes poches magmatiques mettent des centaines à des milliers d’années pour se refroidir, donc ce processus génère des fluides sur le long terme, ce qui pourrait expliquer la présence des séismes profonds sous le Mauna Kea.
Selon cette interprétation, les fluides sont produits par le refroidissement du magma en place. Rien n’indique toutefois qu’il y ait une ascension du magma sous le Mauna Kea. Bien que cette étude donne un aperçu intéressant des processus en cours sous le volcan, elle ne change en rien le niveau de risque volcanique du Mauna Kea. Si une éruption devait être imminente, les scientifiques de l’USGS pensent que l’ouverture d’un nouveau conduit d’alimentation s’accompagnerait d’essaims sismiques à faible profondeur pour avertir à l’avance d’une activité éruptive imminente.
Les séismes profonds qui ont été détectés par les scientifiques de l’USGS confirment que le Mauna Kea reste un volcan potentiellement actif.
Source: USGS, HVO, AVO.

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Mauna Kea volcano hasn’t erupted in over 4,500 years, but that doesn’t mean it is quiet. In fact, for decades it has been hiding one of the most unique seismic signals seen at any volcano.

Several years ago, USGS seismologists were trying out a new method to track seismicity at Kilauea Volcano. The method scans 24-hour sections of seismometer data looking for signal similarity on many instruments. Out of curiosity, they decided to look at the rest of the Island of Hawaii to see what else they might find. What they found came as a surprise. A study published in the journal Science in May 2020 describes how they detected deep earthquakes beneath Mauna Kea that repeat every 7 to 12 minutes. Noise in the seismic records from wind and nearby cars, together with the small size of the individual earthquakes (magnitude M 1.5), had prevented these earthquakes from being detected with the regular earthquake detection system.

The small, repeating earthquakes occur at depths of about 15-25 km directly beneath Mauna Kea’s summit and happen every 7 to 12 minutes with surprising regularity. Furthermore, the repeating events can be detected going back to at least 1999, but it is very likely that the repeating earthquakes were occurring even further back in time.

Scientists were initially cautious about interpreting the earthquakes due to volcanic processes because the regularity seemed man-made. It took a long period of investigation to rule out all of the possibilities, such as activity at the Pohakuloa Training Area or road construction.

One clue to the origin of the repeating, deep Mauna Kea earthquakes is that their seismic waves look different from those of ordinary earthquakes. Where regular earthquakes produce more high frequency shaking, the Mauna Kea events are more drawn out, containing lower frequencies. This means that regular slip on a fault is not responsible for the deep Mauna Kea events.

Low-frequency earthquakes are not unusual at volcanoes, but there is no other example of this kind of repetition or longevity anywhere in the world. Ultimately, over 1 million earthquakes were found from 1999 to 2018. Summing the energy release of the earthquakes gives a total that is equivalent to an M 3.0 earthquake under Mauna Kea every day. Adding together the signals of thousands of these earthquakes allows the waveform to be examined in greater detail, and the results suggest the events are caused by the movement of fluids above a deep magma chamber. As the fluids ascend, they enter a crack that is sealed at the top. The continuous flow of fluid pressurizes the crack, eventually breaking the top seal and creating the earthquake. The crack then reseals, and everything starts over again.

The question is to know where these fluids come from. The source of the fluid dupply is likely magmatic gases that behave like fluids when they are deep within the Earth’s crust. These gases separate from the magma as it cools. Large magma bodies cool over hundreds to thousands of years, so this process provides a long-term, nearly continuous supply of fluids to repeatedly drive deep earthquakes beneath Mauna Kea.

Under this interpretation, the fluids are produced from magma cooling in place. There is no evidence that magma is rising under Mauna Kea. So while this study provides important insight into processes beneath the volcano, it does not change estimates of volcanic hazard at Mauna Kea. USGS scientists expect any opening of a new conduit will be accompanied by swarms of shallow earthquakes to provide advanced warning of impending eruptive activity.

The earthquakes nonetheless underscore that Mauna Kea is classified as an active volcano.

Source : USGS, HVO, AVO.

Photos: C. Grandpey

Réchauffement climatique : les côtes américaines ont les pieds dans l’eau // Climate change : Coastal flooding more and more frequent in the U.S.

Avec la fonte des calottes glaciaires et des glaciers, les inondations à marée haute deviennent de plus en plus fréquentes aux États-Unis, et un rapport fédéral publié par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) prévient que la situation va empirer dans les décennies à venir car le niveau des océans va continuer de monter.
Alors que la hausse du niveau de la mer se poursuit, les inondations accompagnées de dégâts qui se produisaient il y a quelques décennies uniquement au moment des tempêtes se produisent désormais plus régulièrement, lors d’une marée de pleine lune ou à l’occasion d’un changement des vents ou des courants.
Bien que le rapport de la NOAA n’en fasse pas état, le niveau des océans augmente principalement en raison du changement climatique. Selon l’Administration américaine, les deux principales causes de l’élévation du niveau des océans dans le monde sont la dilatation thermique causée par le réchauffement de l’océan – à cause des températures de plus en plus élevées – et l’accélération de la fonte des glaciers et les calottes glaciaires.
Rien qu’en 2019 aux Etats Unis, 19 sites le long de la côte est et de la côte du Golfe du Mexique ont établi ou égalé des records d’inondations à marée haute. Les preuves que l’augmentation rapide du nombre d’inondations est liée à l’élévation du niveau de la mer ont commencé à apparaître il y a une vingtaine d’années et sont maintenant évidentes. Le National Weather Service de la NOAA émet de plus en plus de bulletins d’alerte concernant les inondations côtières. Le Service indique que ces inondations deviendront la nouvelle norme si des stratégies innovantes pour leur faire face ne sont pas mises en œuvre et si celles existant déjà ne sont pas améliorées.
En 2019, le sud-est des États-Unis a vu le nombre de jours d’inondation multiplié par trois par rapport à l’an 2000. Par exemple, Charleston, en Caroline du Sud, a connu 13 jours où les inondations ont causé des dégâts, contre deux jours en l’an 2000.
Le long de la côte ouest du Golfe du Mexique, il y a eu cinq fois plus de jours d’inondation. Au Texas, Sabine Pass et Corpus Christi ont connu respectivement 21 et 18 jours d’inondation en 2019, contre un et trois jours en 2000.
D’ici 2030, les projections à long terme prévoient 7 à 15 jours d’inondations à marée haute pour les localités côtières à l’échelle nationale. D’ici 2050, l’eau les envahira pendant 25 à 75 jours. Cela signifie que les niveaux provoqués par les inondations à marée haute deviendront la norme le reste du temps.
Source: USA Today.

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With the melting of the ice sheets and the glaciers, high-tide flooding is becoming more commonplace in the U.S. A federal report released by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) warns that such flooding will worsen in the decades to come as seas continue to rise.

As sea-level rise continues, damaging floods that decades ago happened only during a storm now happen more regularly, such as during a full-moon tide or with a change in prevailing winds or currents.

Although not mentioned in the NOAA report, seas are rising largely because of climate change: According to NOAA, the two major causes of global sea level rise are thermal expansion caused by warming of the ocean – caused by higher and higher temperatures – and increased melting of land-based ice, such as glaciers and ice sheets.

In 2019 alone, 19 locations along the east coast and Gulf coast set or tied records where increasing trends in high-tide flooding have emerged. Evidence of a rapid increase in sea-level rise related flooding started to emerge about two decades ago, and now is very clear. NOAA’s National Weather Service is issuing record numbers of warnings for coastal flooding. The Service indicates that this will become the new normal unless coastal flood mitigation strategies are implemented or enhanced.

In 2019, Southeast U.S. saw a threefold increase in flooding days compared to 2000. For example, Charleston, South Carolina., had 13 days where flooding reached damaging levels, compared to the two days that were typical in 2000.

Along the western Gulf coast, percentage increases were greater than fivefold. In Texas, Sabine Pass and Corpus Christi had 21 and 18 flooding days in 2019, and in 2000 those locations only experienced about one and three days, respectively.

By 2030, long-term projections show seven to 15 days of high-tide flooding for coastal communities nationally. By 2050, it is expected to rise to 25 to 75 days, suggesting high-tide flood levels may become the new high tide.

Source: USA Today.

Impact de la hausse du niveau des océans sur les côtes américaines (Source : USGS)

Miami (Floride) cherche des solutions pour se protéger contre la montée des eaux (Photo : C. Grandpey)

Le glacier Columbia (Alaska) continue de fondre // Columbia Glacier (Alaska) keeps melting

Le Columbia est l’un de mes glaciers préférés en Alaska. Malheureusement, comme pour les autres rivières de glace dans le monde, les nouvelles ne sont pas bonnes.
La zone d’accumulation du glacier Columbia se situe à 3 050 mètres au-dessus du niveau de la mer. Le glacier avance ensuite sur les flancs des Chugach Mountains avant d’emprunter un étroit bras de mer qui le conduit vers le Prince William Sound, dans le sud-est de l’Alaska. Le Columbia l’un des glaciers qui avancent le plus vite dans le monde. C’est aussi un « tidewater glacier » qui vêle de nombreux icebergs quand il entre en contact avec la mer.
Lorsque les explorateurs britanniques l’ont parcouru pour la première fois en 1794, il s’étirait vers le sud jusqu’à la rive nord de Heather Island, près de l’embouchure de la Columbia Bay. Le glacier a conservé cette position jusqu’en 1980, date à laquelle le glacier a amorcé un recul rapide qui se poursuit aujourd’hui.
La vidéo en accéléré ci-dessous présente des couleurs artificielles permettant de mieux voir l’évolution du glacier au fil des ans. Les images ont été fournies par les satellites Landsat de la NASA. Elles montrent l’évolution du glacier et du paysage environnant depuis 1986. La neige et la glace apparaissent en couleur cyan, la végétation est verte, les nuages ​​sont blancs ou orange clair et la mer en bleu foncé. Le substrat rocheux est de couleur marron, tandis que les dépôts rocheux à la surface du glacier sont gris.
Depuis les années 1980, le front du Columbia a reculé de plus de 20 kilomètres vers le nord. Certaines années, il a reculé de plus d’un kilomètre, mais cette vitesse de recul est très variable. Par exemple, il a marqué une pause entre 2000 et 2006 parce que le Great Nunatak Peak et le Kadin Peak (juste à l’ouest) ont ralenti le mouvement du glacier et ont maintenu la glace en place.
Au fur et à mesure que le Columia a reculé, il s’est aussi aminci considérablement, comme le montrent les zones d’encaissement dépourvues de végétation dans les images Landsat. Ce phénomène a également été confirmé par les photos de James Balog. Depuis les années 1980, le glacier a perdu plus de la moitié de son épaisseur et de son volume.

https://earthobservatory.nasa.gov/world-of-change/ColumbiaGlacier

Source: NASA.

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The Columbia in Alaska is one of my favourite glaciers. Unfortunately, like for the other rivers of ice in the world, the news is not good.

The Columbia Glacier descends from an icefield 3,050 metres above sea level, down the flanks of the Chugach Mountains, and into a narrow inlet that leads into Prince William Sound in southeastern Alaska. It is one of the most rapidly changing glaciers in the world.

The Columbia is a large tidewater glacier, flowing directly into the sea. When British explorers first surveyed it in 1794, its terminus extended south to the northern edge of Heather Island, near the mouth of Columbia Bay. The glacier held that position until 1980, when it began a rapid retreat that continues today.

The time lapse video below has false colours allowing to better see the evolution of the glacier through the years. The images were captured by NASA’s Landsat satellites. They show how the glacier and the surrounding landscape has changed since 1986. Snow and ice appear bright cyan, vegetation is green, clouds are white or light orange, and open water is dark blue. Exposed bedrock is brown, while rocky debris on the glacier’s surface is gray.

Since the 1980s, the terminus has retreated more than 20 kilometres to the north. In some years, the terminus retreated more than a kilometre, though the pace has been uneven. The movement of the terminus stalled between 2000 and 2006, for example, because the Great Nunatak Peak and Kadin Peak (directly to the west) constricted the glacier’s movement and held the ice in place.

As the glacier terminus has retreated, the Columbia has thinned substantially, as shown by the expansion of brown bedrock areas in the Landsat images. This was also confirmed by James Balog’s photos. Since the 1980s, the glacier has lost more than half of its total thickness and volume.

https://earthobservatory.nasa.gov/world-of-change/ColumbiaGlacier

Source: NASA.

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Evolution du Columbia au cours de la dernière décennie :

Source: NASA

Photo: C. Grandpey

Source: NASA

Photo: C. Grandpey

Source: NASA

Grosses inquiétudes pour le glacier Thwaites en Antarctique // Major concerns for Thwaites Glacier in Antarctica

Le glacier Thwaites, parfois appelé ‘glacier de l’apocalypse’, est une immense rivière de glace de l’Antarctique Occidental qui se jette dans la baie de Pine Island. Tout comme le glacier de Pine Island, il est étroitement surveillé car on sait que sa fonte et sa disparition  pourraient faire s’élever considérablement le niveau des océans.

En ce moment, la glace qui s’échappe par vêlage du glacier Thwaites et termine sa course dans la Mer d’Amundsen représente environ 4% de l’élévation du niveau de la mer dans le monde. La crainte des glaciologues, c’est que le Thwaites s’écroule* et disparaisse, faisant s’élever d’environ 65 cm le niveau des océans en fondant. Ce n’est pas tout. Comme je l’ai signalé à plusieurs reprises, l’écroulement du glacier Thwaites aurait probablement un effet domino et déclencherait un écroulement glaciaire en chaîne dans la partie occidentale de l’Antarctique, ce qui pourrait entraîner une élévation du niveau de la mer pouvant atteindre 1,80 mètre. Ce serait bien sûr catastrophique pour les villes côtières dans le monde. Selon le directeur du programme de glaciologie antarctique à l’America’s National Science Foundation, le glacier Thwaites est la clé de voûte des autres glaciers en Antarctique Occidental. «S’il s’écroule, les autres glaciers feront de même et commenceront à partir dans l’océan.»
Ce qui inquiète les glaciologues, c’est que le glacier Thwaites perd de plus en plus de glace et le processus semble s’accélérer. La grande question est de savoir à quel moment il va perdre sa stabilité. Des équipes de scientifiques effectuent des forages dans le glacier pour savoir s’il est sur le point de commencer à s’écrouler.
Il faut savoir que le glacier est immense. Sa taille est celle de la Grande-Bretagne et on pense qu’il est particulièrement sensible au réchauffement climatique. Au cours des 30 dernières années, la quantité de glace vêlée par le Thwaites et les glaciers voisins a presque doublé.
Ils ne sont probablement pas près d’arrêter de fondre. En effet, le pôle Sud s’est réchauffé trois fois plus rapidement que les autres régions du globe au cours des trois dernières décennies. Des études publiées dans la revue Nature Climate Change indiquent que les températures ne cessent de grimper au pôle Sud depuis 1989, avec une hausse de 0,6 degrés par décennie, soit trois fois la hausse pour le reste de la planète.
Les chercheurs pensent que cette hausse des températures est certes due à une augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, mais aussi à des changements météorologiques naturels sous les tropiques. Cependant, les concentrations de CO2 provenant des activités humaines semblent être la principale cause de la situation actuelle en Antarctique.
Source: Presse scientifique américaine.

* L’‘écroulement’ d’un glacier fait référence à un vêlage de très grande ampleur comme celui du glacier Helheim au Groenland : https://youtu.be/7tyfSlnMe8E

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Thwaites Glacier, sometimes referred to as the Doomsday Glacier, is a huge glacier of West Antarctica flowing into the Pine Island Bay. Like Pine Island Glacier, it is closely watched for its potential to raise sea levels.

Even now, ice draining from Thwaites Glacier into the Amundsen Sea accounts for about 4% of global sea-level rise, but scientists fear it could collapse and then raise sea levels about 65cm as it melts. What is more, the collapse of the Thwaites Glacier could trigger a runaway collapse across the western half of Antarctica that could lead to a sea level rise of up to 1.80 metres. Such a rise would be catastrophic for coastal cities around the world. According to the programme director for Antarctic glaciology at America’s National Science Foundation, Thwaites is a keystone for the other glaciers around it in West Antarctica. “If you remove it, other ice will potentially start draining into the ocean too.”

What worries glaciologists is that Thwaites Glacier is losing ice faster and faster, and that the process seems to be accelerating. The big question is how quickly it becomes unstable.

Teams of scientists are drilling into Thwaites Glacier to find out if it is about to collapse.

The glacier is the size of Great Britain, and thought to be particularly susceptible to climate change. Over the past 30 years, the amount of ice flowing out of Thwaites and its neighbouring glaciers has nearly doubled.

It looks as if Thwaites Glacier is not about to stop melting. The South Pole, the most remote place on the planet, has warmed three times faster than other areas over the past three decades. Research published in Nature Climate Change indicates that temperatures lave rocketted upwards at the South Pole since 1989, with a rise of 0.6 degrees per decade, three times the rate for the rest of the planet.

Researchers believe the high temperatures are being fuelled not just by a rise in greenhouse gases, but also by natural weather shifts in the tropics. However, CO2 concentrations from human activities seem to be the main cause of the current situation in Antarctica.

Source: American scientific press.

* The ‘collapse’ of a glacier refers to large scale calving like the one observed on Helheim Glacier in Greenland : https://youtu.be/7tyfSlnMe8E

Source: Wikipedia

Processus de fonte des glaciers en Antarctique (Source: British Antarctic Survey)