Mois : février 2023

Mesure de la gravité sur le Kilauea (Hawaii) // Gravimetry on Kilauea (Hawaii)

L’un des derniers articles ‘Volcano Watch’ du Hawaiian Volcano Observatory (HVO) était dédié à la mesure de la gravité, un paramètre intéressant sur le Kilauea et sur d’autres volcans actifs sur Terre. En effet, les mesures de gravité peuvent être utilisées pour déterminer comment est répartie la masse sous un volcan.

La gravimétrie, autrement dit la mesure de l’accélération de la pesanteur g en un point donné, est une méthode géophysique qui permet d’imager à différentes échelles la structure interne de la Terre. Elle consiste à étudier, de façon indirecte, les variations spatio-temporelles du champ de pesanteur terrestre liées à la distribution des masses au sein de la Terre, à proximité de la surface, voire en surface.

Sur le Kilauea, le HVO effectue des relevés de microgravité de routine pour surveiller l’activité volcanique et déterminer les variations de gravité. Ces fluctuations peuvent indiquer que le magma est en train de s’accumuler dans le réservoir. Les relevés révèlent de petits changements de gravité au fil du temps au niveau des « points de repère » (benchmarks en anglais) judicieusement répartis dans la zone sommitale du volcan.
Le réseau de surveillance gravimétrique du Kilauea comprend une cinquantaine de ces repères. Les relevés annuels de microgravité sont cruciaux pour savoir si l’inflation ou la déflation du volcan est causée par l’intrusion ou le retrait de magma.
Le HVO effectue ces relevés à l’aide de petits instruments de la taille d’une boîte à chaussures, les gravimètres relatifs. Une prise de mesure de la gravité consiste à mettre de niveau une petite plaque de base (moins de 30 cm de diamètre et 7,5 cm de hauteur) sur le sol, à placer le gravimètre sur ce support et à effectuer une mesure de cinq minutes. En plus de la gravité, des mesures de haute précision sont également effectuées à l’aide du GPS.
Les gravimètres sont extrêmement sensibles aux vibrations, de sorte que des surfaces dures et stables, comme des affleurements rocheux, sont nécessaires pour prendre une mesure.
En plus de suivre les variations de la gravité au fil du temps, les levés gravimétriques peuvent être utilisés pour cartographier la densité du sol sous la surface. Les levés Bouguer, nommés d’après un géophysicien français du 18ème siècle, mesurent la gravité à des centaines, voire des milliers d’emplacements à un moment donné et il n’est pas nécessaire d’effectuer un étalonnage reproductible de l’emplacement ou de la précision des levés de microgravité. Les levés Bouguer utilisent les mêmes gravimètres relatifs que ceux utilisés pour les levés en microgravité, mais les mesures sont liées à une « station de base » de référence, où la valeur réelle de la gravité a été déterminée de manière absolue.*
Alors que les levés en microgravité et ceux de Bouguer sont utilisés tous les deux pour déterminer la répartition de la masse sous un volcan, les levés en microgravité seuls sont utilisés pour modéliser les changements de ces paramètres, tandis que les levés Bouguer peuvent révéler les caractéristiques globales des matériaux en profondeur. Les modèles Bouguer bidimensionnels et tridimensionnels peuvent fournir des informations sur la structure géologique des volcans, y compris identifier des réservoirs magmatiques, des intrusions, des glissements de terrain et des effondrements, ainsi que des failles non exposées. Sur le Kilauea, ils ont également été utilisés pour définir les zones probables de circulation de fluides hydrothermaux. Ensemble, les données de microgravité et de Bouguer peuvent donner un aperçu de la structure du sous-sol et des changements au sein de cette structure.
Les levés Bouguer sont effectués sur le Kilauea depuis plus de 70 ans ; les deux dernières campagnes de mesures au sommet ont été réalisées en 2009 et 2020. Au cours du mois de janvier 2023, une équipe de trois personnes a mesuré la gravité au niveau de plus de 400 sites sur le sommet du Kilauea. Cette étude gravimétrique de Bouguer sera la première à étudier les changements importants liés à l’effondrement de la caldeira en 2018. Les résultats de ce levé gravimétrique seront utilisés pour affiner le modèle développé à partir de l’étude sismique prévue pour l’été 2023 au sommet du volcan.
Source : USGS, HVO.

* Le champ de pesanteur théorique en un point est calculé en première approximation à partir de la distance au centre de la Terre, puis on lui applique des corrections prenant en compte la rotation de la Terre sur elle-même, sa non-sphéricité (ellipsoïde), les écarts de densité du
sous-sol et les effets des marées terrestres.

On appelle anomalie gravimétrique de Bouguer, au point considéré sur l’ellipsoïde de référence, l’écart entre le champ de pesanteur terrestre mesuré et le champ de pesanteur théorique.

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One of the latest ‘Volcano Watch’ articles by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) was dedicated to the measurement of gravity, an interesting parameter on Kilauea and on other active volcanoes on Earth. Indeed, measurements of gravity can be used to determine how mass is distributed beneath a volcano.

Gravimetry, or the measurement of the acceleration of gravity g at a given point, is a geophysical method which makes it possible to image the internal structure of the Earth at different scales. It consists in studying, indirectly, the spatio-temporal variations of the Earth’s gravity field linked to the distribution of masses within the Earth, near the surface, or even on the surface.

At Kilauea, HVO performs routine microgravity surveys to monitor volcanic activity and to determine changes in gravity. Those changes can indicate whether magma is accumulating in a volcano’s magma reservoir.The surveys measure small gravity changes over time at “benchmarks” which are precisely controlled locations spread across the volcano’s summit area.

The Kilauea microgravity monitoring network includes about 50 benchmarks. Annual microgravity surveys are crucial in confirming whether ongoing uplift or subsidence is caused by magma intrusion or withdrawal.

HVO conducts these surveys using small, shoebox-sized instruments called relative gravimeters. A single gravity measurement consists of leveling a small baseplate (less than 30 cm in diameter and 7.5 cm tall) on the ground, placing the gravimeter on the baseplate, and making a five-minute measurement. Along with gravity, high-precision positions are also collected using GPS.

Gravimeters are extremely susceptible to vibration, so hard and stable surfaces, like solid rock outcroppings, are required to take a measurement.

In addition to tracking changes over time, gravity surveys can be used to map the density characteristics of the ground beneath the surface. These Bouguer surveys, named after an 18th-century French geophysicist, measure the gravity at hundreds to thousands of locations at a single point in time and do not need the repeatable location benchmarking or precision of microgravity surveys. Bouguer surveys use the same relative gravimeters that are used for microgravity surveys, but measurements are tied to a reference “base station,” where the actual value of gravity has been determined absolutely.*

While both microgravity and Bouguer surveys are used to determine how mass is distributed beneath a volcano , microgravity surveys are used to model changes in these parameters, whereas Bouguer surveys can reveal the overall characteristics of the materials at depth. Two-and three-dimensional Bouguer models can provide insights into the geologic structure of volcanoes including identifying magma reservoirs, intrusions, landslide and collapse piles, and unexposed faults. At Kilauea, they’ve also been used to define likely areas of hydrothermal fluid circulation. Together, microgravity and Bouguer data can see subsurface structure and changes within that structure.

Bouguer surveys have been a routine tool at Kilauea for more than seven decades, with the two most recent summit surveys performed in 2009 and 2000. Over the month of January 2023, a three-person team measured gravity at more than 400 locations around Kilauea’s summit. Their Bouguer gravity survey will be the first to address significant large-scale changes associated with the 2018 caldera collapse. Results from this gravity survey will be used to help refine the model developed from the anticipated summer 2023 Kīlauea summit seismic study.

Source : USGS, HVO.

* The theoretical gravity field at a point is calculated as a first approximation from the distance to the center of the Earth, then corrective terms are applied to it taking into account the rotation of the Earth on itself, its non-sphericity (ellipsoid), the differences in density of the
subsoil and the effects of the earth’s tides.
The Bouguer gravimetric anomaly, at the point considered on the reference ellipsoid, is the difference between the measured terrestrial gravity field and the theoretical gravity field.

Caldeira sommitale du Kilauea après l’effondrement de 2018 (Crédit photo: HVO)

Réchauffement climatique : vers une hausse de 4°C des températures d’ici 2100 ?

S’agissant du réchauffement climatique, il y a le langage officiel et celui, plus discret, que l’on entend à l’occasion d’interviews dans les médias. Alors que la politique gouvernementale s’attache à respecter une hausse des températures de 1,5°C – 2°C telle qu’elle a été souhaitée par l’accord de Paris en 2015, Christophe Béchu, le ministre de la Transition écologique estime que la stratégie d’adaptation de la France doit aussi prendre en compte un scénario « pessimiste » à +4°C.

On le sait depuis longtemps : l’objectif de 1,5°C de la COP 21 est désormais hors de portée. Le ministre va beaucoup plus loin et juge qu’il faut anticiper en « modélisant » une trajectoire à +4°C de réchauffement d’ici à 2100. Selon lui – il rejoint en cela la position du GIEC – il faut prendre en compte deux scénarios. L’un retient une hausse des températures de 2°C en 2100 par rapport aux niveaux préindustriels, l’autre une hausse de 4°C.

Alors que les politiques menées actuellement à l’échelle de la planète nous conduisent vers un réchauffement global de +2,8°C, selon l’ONU, la situation risque d’être bien pire pour la France. Des scientifiques de Météo France et du CNRS ont fait savoir, en octobre, que le réchauffement climatique pourrait conduire à une hausse de la température moyenne dans l’Hexagone de 3,8°C en 2100. On se trouve donc avec une hausse de presque 50% par rapport aux estimations précédentes. Cela confirme, comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, l’accélération fulgurante du réchauffement climatique actuellement.

L’article paru sur le site de la radio France Info conclut en nous rappelant à demi-mots ce que l’on savait déjà : la COP 27 qui s’est réunie fin 2022 en Egypte n’a servi à rien car aucun nouveau moyen n’a été mentionné pour renforcer la tenue de l’engagement de la COP 21 à maintenir la hausse des températures à 15°C – 2°C.

Source : France Info.

Une hausse de 4°C serait catastrophique pour les glaciers

(Photo: C. Grandpey)

Ours parfaitement conservé dans le permafrost // Perfectly preserved bear in the permafrost

Le dégel du permafrost en Sibérie permet de faire des découvertes très intéressantes. Des animaux tels que des mammouths ou des lions ont déjà été déterrés. Aujourd’hui, des scientifiques sont en train de disséquer à l’Université de Iakoutsk une ourse parfaitement conservée qui vivait en Sibérie il y a 3 460 ans.
L’ours brun a été découvert en 2020 par des éleveurs de rennes alors que son corps dépassait du pergélisol. C’est la première fois qu’un ours brun entier et fossilisé est découvert. C’est aussi la première fois que les scientifiques ont à leur disposition la carcasse d’un tel animal avec des tissus mous, ce qui donne la possibilité d’analyser les organes internes et d’examiner le cerveau.
La vidéo ci-dessous montre l’ours sur le dos sur une table de laboratoire, sa fourrure brune encore recouverte d’années de saleté. Ses pattes postérieures étaient figées en mouvement, l’une devant l’autre, au moment de la découverte. Elles sont en parfait état, avec les griffes intactes. L’animal pèse environ 76 kilogrammes pour une taille d’environ 1,50 mètre.
Avant la découverte de cet ours, seuls des squelettes ou des crânes d’ours avaient été trouvés. Cette fois, les températures très basses de la Sibérie ont permis de préserver l’ours avec les restes de ses derniers repas – oiseaux et plantes – toujours présents dans son estomac.
Le fossile a été baptisé « ours brun éthérique »par référence à la rivière Bolchoï Éthérique où il a été trouvé, sur l’île Bolchoï Lyakhovsky, à environ 5 100 kilomètres à l’est de Moscou.
Les chercheurs effectuent maintenant des tests sur l’ours pour déterminer son âge biologique exact, l’heure et la cause de sa mort.
Source : médias d’information internationaux.

https://youtu.be/tJ_4kOoZXOU

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The thawing of permafrost in Siberia allows to make very interesting discoveries. Animals such as mammoths or lions have already been unearthed. Today, scientists are dissecting at the North-Eastern Federal University in Yakutsk, a perfectly conserved female bear that lived in Siberia 3,460 years ago.

The carcass of the brown bear was found in 2020 by reindeer herders who spotted it jutting out of the permafrost. This is the first time a full, fossilized brown bear has been unearthed. It is also the first time scientists have got a carcass of such an animal with soft tissues, which gives them the opportunity to study the internal organs and examine the brain.

The video here below shows the bear on its back on a laboratory table, its brown fur coated in years of dirt. Its hind legs were seen frozen in motion, with one ahead of the other. The bear’s paws were in perfect condition, complete with toenails intact. The bear fossil weighs around 76 kilograms and stands at a height of about 1,50 meters.

Before the bear’s discovery, only skeletons or skulls of bears had been found. This time, the frigid Siberian temperatures helped preserve the bear complete with the remnants of its final meals – birds and plants – still in its stomach.

The fossil was named the « Etherican brown bear, » after the Bolshoy Etherican River where it was found on the Bolshoy Lyakhovsky Island, about 5,100 kilometers east of  Moscow.

Researchers are now carrying out tests on the bear to determine its exact biological age, the time it died, and its cause of death.

Source : international news media.

Here is a video of the bear being dissected in a Russian laboratory :

https://youtu.be/tJ_4kOoZXOU

Photo: C. Grandpey

El Niño, La Niña et le climat sur Terre // El Niño, La Niña and Earth’s climate

Au cours de ma conférence « Glaciers en péril, les effets du réchauffement climatique », j’explique l’influence qu’El Niño et La Niña peuvent avoir sur le climat de notre planète. Le phénomène El Niño se produit lorsque les eaux de surface du Pacifique équatorial deviennent plus chaudes que la moyenne et que les vents d’est (alizés) sont plus faibles que la normale. Le phénomène contraire a été baptisé La Niña. Pendant cette phase, l’eau est plus froide que la normale et les vents d’est sont plus forts. Les épisodes El Niño se produisent généralement tous les 3 à 5 ans.

 

El Niño, La Niña et la condition neutre entre ces deux phénomènes ont des conséquences importantes pour les populations et les écosystèmes dans le monde entier. Les interactions entre l’océan et l’atmosphère modifient les conditions météorologiques et peuvent entraîner de violentes tempêtes ou un temps doux, des sécheresses ou des inondations. Ces changements peuvent également avoir des effets secondaires qui influencent l’approvisionnement et les prix des denrées alimentaires, les incendies de forêt et peuvent avoir des conséquences économiques et politiques.
Même si El Niño se produit dans l’océan Pacifique, il réduit souvent le nombre d’ouragans qui se forment dans l’océan Atlantique. À l’inverse, les événements La Niña sont généralement liés à une augmentation du nombre d’ouragans dans l’Atlantique.
Depuis que les avancées technologiques ont commencé à suivre l’évolution des températures dans le monde dans les années 1950, l’année la plus chaude de chaque décennie a été dominée par un événement El Niño, tandis que les années plus froides étaient en relation avec La Niña.
Le dernier épisode El Niño dans le monde s’est terminé il y a près de quatre ans. La période 2015-2016 détient des records, non seulement parce qu’elle a correspondu à l’un des phénomènes El Niño les plus forts jamais enregistrés, mais aussi parce qu’on a enregistré les températures les plus chaudes au monde. L’année 2016 s’est terminée avec des températures d’environ 1 degré Celsius au-dessus de la normale. Ce fut la période la plus chaude jamais enregistrée.
Notre planète est actuellement dans une phase La Niña en cours d’affaiblissement. On est en phase neutre et l’épisode La Niña devrait se terminer dans les prochains mois. Bien que La Niña soit censée refroidir l’atmosphère avec des eaux plus froides dans l’est de l’océan Pacifique, le monde a connu certaines températures parmi les plus chaudes jamais enregistrées. Certains climatologues craignent qu’une fois qu’El Niño se sera débarrassé des effets de La Niña, les températures atteindront des niveaux encore jamais enregistrés.
L’épisode La Niña en cours empêchera peut-être la température moyenne de la planète de battre des records en 2023, mais le réchauffement climatique induit par les gaz à effet de serre ne cesse de progresser, comme le montre la courbe de Keeling. Il ne faudrait pas oublier que 2020, une année sous l’influence de La Niña, a égalé le record absolu de 2016, une année sous influence El Niño !
Les modèles informatiques montrent une tendance vers El Niño, en particulier dans la seconde moitié de l’année 2023 et peut-être jusqu’en 2024. Si l’histoire se répète, un épisode prolongé d’El Niño verra probablement apparaître des températures chaudes, voire record.
Source : Fox Weather, Yahoo Actualités.

Anomalies mensuelles de la température globale depuis janvier 1950 (Source : NOAA)

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During my conference « Glaciers at risk, the consequences of climate change », I explain the influence El Niño and La Niña might have on the world’s climate. An El Niño condition occurs when surface water in the equatorial Pacific becomes warmer than average and east winds blow weaker than normal. The opposite condition is called La Niña. During this phase, the water is cooler than normal and the east winds are stronger. El Niños typically occur every 3 to 5 years.

El Niño, La Niña, and the neutral condition all produce important consequences for people and ecosystems across the globe. The interactions between the ocean and atmosphere alters weather around the world and can result in severe storms or mild weather, drought or flooding. These changes can also produce secondary results that influence food supplies and prices, forest fires, and create additional economic and political consequences.

Even though El Niño occurs in the Pacific Ocean, it often reduces the number of hurricanes that form in the Atlantic Ocean. Conversely, La Niña events tend to be related to an increase in the number of Atlantic hurricanes.

Since reliable technology started keeping track of world temperatures in the 1950s, the warmest year of any decade were periods dominated by an El Niño event, and the coldest were from La Niñas.

The world’s last El Niño ended nearly four years ago. The event of 2015-16 holds records for not only being one of the strongest El Niños on record but also causing the world’s warmest temperatures. The year 2016 ended with temperatures around 1 degree Celsius above normal, making it the warmest period on record.

The globe is currently still in a La Niña, which is weakening, becoming neutral and is expected to end in the coming months. Although La Niña is supposed to cool the atmosphere with colder waters in the eastern Pacific Ocean, the world experienced some of its warmest temperatures ever. Some climatologists are worried that once El Niño shakes off the effects of La Niña, temperatures might reach levels never seen before.

The ongoing La Niña may prevent global average temperature from breaking records in 2023, but greenhouse gas-induced global warming grows steadily in magnitude. One should keep in mind that 2020, a year of La Niña, tied the all-time high of 2016, a year following a major El Niño.

Computer models show a trend towards the El Niño state, especially in the second half of 2023 and possibly continuing into 2024. If history repeats itself, a protracted El Niño episode could result in warm, if not record-breaking, temperatures.

Source : Fox Weather, Yahoo News