Catégorie : Arctique

Volcanisme stratosphérique et isotopes du sulfate // Stratospheric volcanism and sulphate isotopes

Dans les archives glaciaires, les éruptions volcaniques du passé sont associées à des pics de concentration de sulfate. Pour estimer la contribution volcanique aux variations climatiques passées, il est nécessaire de pouvoir faire la différence, dans ces enregistrements, entre les éruptions stratosphériques, à fort impact climatique, et les éruptions troposphériques, d’impact faible et local. L’étude des isotopes du sulfate (soufre et oxygène), permet de faire cette distinction et d’établir un inventaire des éruptions stratosphériques enregistrées à Dôme C, Antarctique, sur les 2600 dernières années. Cette étude a été réalisée par l’Institut des géosciences de l’environnement de l’Université de Grenoble et le Laboratoire de géologie de Lyon.

La glace polaire est la meilleure archive en terme de paléovolcanisme. Les reconstructions du volcanisme passé se basant sur l’analyse des carottes de glace sont nombreuses. Elles permettent d’estimer l’effet refroidissant du volcanisme et ses conséquences climatiques, dû aux interactions entre aérosols d’acide sulfurique d’origine volcanique, et le rayonnement solaire incident.

Différencier, dans les enregistrements volcaniques polaires, les éruptions troposphériques des éruptions stratosphériques (à forte conséquence climatique) est crucial pour estimer l’impact climatique naturel exercé par le volcanisme dans le passé. La découverte d’une signature isotopique particulière sur le sulfate volcanique formé dans la stratosphère a permis d’établir une reconstruction des éruptions stratosphériques enregistrées à Dôme C, Antarctique, sur les 2600 dernières années.

Jusqu’alors, les reconstructions volcaniques ont été faites à partir d’enregistrements volcaniques bipolaires (carottes de glace issues d’Antarctique et du Groenland), et reposent sur le principe qu’une éruption stratosphérique, à fort impact climatique, entraîne un dépôt global de sulfate, mis en évidence par comparaison de carottes de glace de pôles opposés. Les émissions soufrées issues d’une éruption dite troposphérique ont, quant à elles, une faible durée de vie dans cette basse couche de l’atmosphère, et leur incidence climatique reste négligeable. Cette approche, dite bipolaire, nécessite une excellente synchronisation et datation des carottes de glace entre elles.

En 2010-2011, 5 carottes de glace de 100 mètres de long ont été collectées à Dôme C en Antarctique et ensuite rapatriées à Grenoble. Ces carottes ont été analysées et échantillonnées dans le but de reconstruire une histoire du volcanisme stratosphérique des 2600 dernières années, par la méthode isotopique.

Cette première reconstruction des éruptions stratosphériques par la méthode isotopique fournit une validation indépendante des reconstructions antérieures. Elle met en évidence des évènements stratosphériques de hautes latitudes, non bipolaires mais néanmoins significatifs d’un point de vue climatique. Il arrive en effet que les aérosols issus d’une éruption stratosphérique localisée dans les hautes latitudes se cantonnent à un seul hémisphère. L’analyse isotopique révèle également, en profondeur, des signaux troposphériques jusqu’alors considérés comme bipolaires. Elle permet donc d’affiner les précédentes reconstructions.

Tandis que l’analyse isotopique du soufre renseigne sur la nature de l’éruption, l’analyse isotopique de l’oxygène révèle un effondrement du traceur suite à deux éruptions majeures. Cette évolution du signal isotopique reflète soit une altitude d’injection particulièrement importante, soit un épuisement de l’ozone atmosphérique, provoqué par une large injection de composés halogénés.

Etendue à d’autres régions et d’autres types de sites, cette approche isotopique constitue un outil intéressant pour affiner et compléter les reconstructions du volcanisme passé, et à terme, pour mieux quantifier l’impact du volcanisme sur le climat.

Source : Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG).

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In glacial records, volcanic eruptions of the past are associated with peaks of sulphate concentration. To estimate the volcanic contribution to past climatic variations, it is necessary to be able to make a diffrence, in these recordings, between stratospheric eruptions, with high climatic impact, and tropospheric eruptions, of weak and local impact. The study of sulphate isotopes (sulphur and oxygen) makes it possible to make this distinction and to establish an inventory of the stratospheric eruptions recorded at Dome C, Antarctica, over the last 2600 years. This study was carried out by the Institute of Environmental Geosciences of Grenoble University and the Geology Laboratory of Lyon.
Polar ice is the best archive in terms of paleovolcanism. The reconstructions of past volcanism based on the analysis of ice cores are numerous. They make it possible to estimate the cooling effect of volcanism and its climatic consequences, due to the interactions between sulphuric acid aerosols of volcanic origin, and the incident solar radiation.
Differentiating in polar volcanic recordings tropospheric eruptions from stratospheric (high climatic) eruptions is crucial for estimating the natural climatic impact of volcanism in the past. The discovery of a particular isotopic signature on the volcanic sulphate formed in the stratosphere has made it possible to establish a reconstruction of the stratospheric eruptions recorded at Dome C, Antarctic, over the last 2600 years.
Up to now, volcanic reconstructions have been made from bipolar volcanic records (ice cores from Antarctica and Greenland), and are based on the premise that a stratospheric, climate-impacting eruption results in a global sulphate deposition, highlighted by comparison of ice cores from opposite poles. The sulphur emissions resulting from a so-called tropospheric eruption have, for their part, a short life in this low layer of the atmosphere, and their climatic incidence remains negligible. This so-called bipolar approach requires excellent synchronization and dating of the ice cores.
In 2010-2011, five 100-meter-long ice cores were collected at Dome C in Antarctica and then repatriated to Grenoble. These cores were analyzed and sampled with the aim of reconstructing a history of stratospheric volcanism of the last 2600 years by the isotopic method.
This first reconstruction of stratospheric eruptions by the isotopic method provides an independent validation of previous reconstructions. It highlights stratospheric events of high latitudes, non-bipolar but nevertheless significant from a climatic point of view. Aerosols from a stratospheric eruption located in high latitudes may be confined to a single hemisphere. Isotopic analysis also reveals, in depth, tropospheric signals previously considered as bipolar. It allows to refine previous reconstructions.
While isotopic analysis of sulphur provides information on the nature of the eruption, isotopic analysis of oxygen reveals a collapse of the tracer after two major eruptions. This evolution of the isotopic signal reflects either a particularly high injection altitude, or a depletion of atmospheric ozone, caused by a large injection of halogenated compounds.
Extended to other regions and other types of sites, this isotopic approach is an interesting tool to refine and complete reconstructions of past volcanism, and ultimately to better quantify the impact of volcanism on the climate.
Source: Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG).

L’analyse isotopique des sulfates volcaniques permet de différencier les éruptions stratosphériques (en rouge), à fort impact climatique, des éruptions troposphériques (en bleu), d’incidence climatique négligeable et locale. Les éruptions enregistrées à Dôme C (Antarctique) sur les 2600 dernières années sont majoritairement d’origine stratosphérique.

Les glaciers à Libourne (Gironde) le 8 mars!

Je présenterai le vendredi 8 mars 2019 une conférence intitulée « Glaciers en péril – Les effets du changement climatique » dans le cadre de l’UTL de Libourne (Gironde). Elle aura lieu à 15h30 à la Salle du Verdet, 12 rue de Toussaint. (Entrée: 4 € pour les non-adhérents).

Tempêtes, glissements de terrain et autres catastrophes naturelles se multiplient. Elles sont souvent la conséquence du changement climatique.
Lors de ses voyages à travers le monde pour étudier les phénomènes volcaniques, j’ai eu l’occasion de parcourir des terres nordiques – en particulier l’Islande, le Canada et l’Alaska – et de me rendre compte de l’impact du réchauffement climatique sur les glaciers. L’approche terrestre et les survols ne laissent pas le moindre doute sur leur recul. Plus près de nous, dans les Alpes, les glaciers sont en passe de devenir une espèce en voie de disparition.
Aucun continent ne semble épargné, pas plus l’Afrique et les neiges du Kilimandjaro que l’Asie avec la chaîne himalayenne. Une prise de conscience est urgente, faute de quoi notre société sera confrontée à de graves problèmes.
Mon exposé se poursuivra avec un diaporama d’une vingtaine de minutes, en fondu-enchaîné sonorisé, illustrant la situation glaciaire en Alaska.

A l’issue de la séance, les spectateurs pourront se procurer mon dernier ouvrage « Glaciers en péril, les effets du réchauffement climatique », avec un CD de 160 photos. Prix de vente : 10 euros.

Glacier Sawyer en Alaska (Photo: C. Grandpey)

Réchauffement climatique, fonte des calottes glaciaires et effets sur les courants océaniques // Global warming, melting ice caps and effects on ocean currents

Avec la fonte des calottes glaciaires arctique et antarctique, on sait d’ores et déjà que des milliards de tonnes d’eau douce vont se déverser dans l’océan. On sait aussi que ce phénomène va avoir un double effet dévastateur. D’une part, on va assister à une rapide hausse du niveau des océans. D’autre part, cette arrivée d’eau douce et très froide risque fort d’entraîner un dérèglement des grands courants océaniques, donc du climat du globe, avec des effets catastrophiques faciles à imaginer.

Une étude internationale qui vient d’être publiée début février 2019 dans la revue Nature prévient que la fonte des calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique, en plus d’augmenter le niveau des océans, va aussi multiplier les événements météo extrêmes et déstabiliser le climat de certaines régions dans les prochaines décennies. On peut lire que les milliards de tonnes d’eau issues de la fonte des glaces, en particulier au Groenland, vont affaiblir les courants océaniques qui aujourd’hui transportent l’eau froide vers le sud en plongeant vers le fond de l’Atlantique, tout en repoussant les eaux tropicales vers le nord plus près de la surface. Ce phénomène est connu sous l’appellation anglaise Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) – circulation méridienne de retournement de l’Atlantique, ou circulation thermohaline. C’est une espèce de grand tapis roulant océanique qui joue un rôle crucial dans le système climatique et aide à maintenir une certaine chaleur sur l’hémisphère nord.

Selon les modèles établis par des chercheurs néo-zélandais dans le cadre de l’étude, la fonte des banquises va provoquer des perturbations importantes dans les courants océaniques et changer les niveaux de réchauffement à travers le globe.

Jusqu’à présent, de nombreuses études sur les calottes glaciaires se sont concentrées sur la vitesse de leur fonte sous l’effet du réchauffement, et sur leur point de basculement (« tipping point ») autrement dit le niveau de hausse de température à partir duquel leur disparition sera inévitable, même si la fonte totale pourrait prendre des siècles.

Les changements à grande échelle observés par les scientifiques dans leurs simulations révèlent que le climat sera plus chaotique dans les prochaines années, avec des événements météo extrêmes plus nombreux, des canicules plus fréquentes et plus intenses.

Selon des chercheurs californiens, d’ici le milieu du 21ème siècle, l’eau de fonte de la calotte du Groenland perturbera sensiblement l’AMOC, qui montre déjà des signes de ralentissement. L’échéance serait beaucoup plus courte que prévu. Les conclusions des chercheurs s’appuient sur des simulations détaillées et des observations satellitaires des changements des calottes depuis 2010. Parmi les conséquences probables de l’affaiblissement de l’AMOC, la température de l’air sera plus élevée dans le haut Arctique, l’est du Canada et l’Amérique centrale, et au contraire plus basse sur l’Europe de l’Ouest.

Source : Presse scientifique.

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With the melting of the Arctic and Antarctic ice sheets, we know that billions of tons of fresh water will flow into the ocean. We also know that this phenomenon will have a double devastating effect. On the one hand, we will witness a rapid rise in the level of the oceans. On the other hand, this arrival of fresh and very cold water is likely to cause a disruption of major ocean currents, and therefore of the global climate, with disastrous effects easy to imagine.
An international study just published early February 2019 in the journal Nature warns that the melting of the icecaps of Greenland and Antarctica, in addition to increasing the level of the oceans, will also multiply extreme weather events and destabilize the climate of certain regions in the coming decades. One can read that the billions of tons of water from melting ice, especially in Greenland, will weaken the ocean currents that today carry cold water to the south by diving towards the bottom of the Atlantic, while pushing tropical waters further north closer to the surface. This phenomenon is known as the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). It is a sort of large oceanic treadmill that plays a crucial role in the climate system and helps maintain some warmth in the northern hemisphere.
According to models developed by New Zealand researchers who took part in the study, melting sea ice will cause major disturbances in ocean currents and change warming levels across the globe.
So far, many studies on ice caps have focused on the speed of their melting under the effect of warming, and on their tipping point, in other words the level of temperature rise from which their disappearance will be inevitable, even if total melting could take centuries.
The large-scale changes observed by scientists in their simulations reveal that the climate will be more chaotic in the coming years, with more extreme weather events, more frequent and more intense heat waves.
According to California researchers, by the middle of the 21st century, meltwater from the Greenland ice cap will significantly disrupt AMOC, which is already showing signs of slowing down. The deadline is thought to be much shorter than expected. The researchers’ conclusions are based on detailed simulations and satellite observations of ice sheet changes since 2010. Among the likely consequences of the weakening of AMOC, the air temperature will be higher in the high Arctic. East of Canada and Central America, and on the contrary lower in Western Europe.
Source: Scientific Press.

Schémas montrant la circulation thermohaline [Source : GIEC]

Etat d’urgence face à une invasion d’ours polaires // State of emergency after polar bear invasion

C’est une situation très particulière à laquelle sont confrontés les 3 000 habitants de l’archipel de Nouvelle-Zemble, dans le nord de la Russie. Ils font face à une invasion d’ours polaires. La situation a pris une tournure tellement importante que des experts ont été envoyés à la rescousse de la population.

Une cinquantaine de plantigrades sont arrivés sur les îles et ont montré un comportement particulièrement agressif. Les habitants n’ont jamais assisté à une telle invasion d’ours polaires qui se sont littéralement mis à les chasser. Les gens ont peur de quitter leurs maisons. Les parents ne veulent pas laisser leurs enfants aller à l’école. On peut voir sur des vidéos les animaux se nourrir dans les poubelles ou encore tenter de pénétrer dans les maisons. Utiliser des klaxons ou des chiens pour les éloigner s’est révélé sans effet. L’état d’urgence a été déclaré et des spécialistes de la faune arctique sont arrivés pour s’occuper des animaux. L’ours polaire étant une espèce protégée en Russie, la seule solution est d’endormir ceux qui ont envahi l’archipel.

Le réchauffement climatique explique cette invasion. Comme je l’indiquais encore vendredi dans ma conférence à Verneuil sur Vienne, la réduction de la banquise, là où les ours vivent et chassent, oblige les mammifères à un exode. Plusieurs d’entre eux ont été repérés en train de plonger pendant plus de trois minutes, ce qui est beaucoup plus longtemps que d’habitude. Normalement les ours remontent à la surface pour reprendre leur souffle et ils utilisent la banquise pour se reposer et se dissimuler quand ils chassent les phoques. Avec la disparition de la glace, ils poursuivent les phoques plus longtemps sous l’eau, la plupart du temps en ratant leurs cibles. Il s’ensuit un risque évident d’épuisement, puis de famine, d’où leur agressivité quand ils atteignent des zones susceptibles de leur fournir de la nourriture. Cette situation dramatique ne concerne pas que les ours polaires. Les morses sont confrontés aux même problèmes. La hausse des températures a fait fondre la glace sous laquelle les morses avaient l’habitude de plonger et sur laquelle ils venaient se reposer. Ils ont migré vers des espaces situés plus au nord.

Ce n’est pas la première fois que des ours polaires font parler d’eux dans la région. En 2016, cinq scientifiques russes avaient été assiégés dans une station météorologique par plusieurs animaux. À noter que le phénomène n’est pas exclusivement russe. Au Canada, les ours polaires, forcés de quitter la banquise à cause du réchauffement climatique, pénètrent dans la ville de Churchill au Manitoba. Là-bas, les autorités ont fait le choix de les isoler et de les confiner. En 2016, 53 animaux se sont ainsi retrouvés derrière les barreaux.

Source : Presse internationale.

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The 3,000 inhabitants of the Novaya Zemlya archipelago, in northern Russia are confronted with a very peculiar situation. They are facing an invasion of polar bears. The situation has taken such an important turn that experts have been sent to the rescue of the population.
About fifty plantigrades arrived on the islands and showed a very aggressive behaviour. The locals have never witnessed such an invasion of polar bears that literally started chasing them. People are afraid to leave their homes. Parents do not want to let their children go to school. One can see on video animals feed in garbage cans or try to enter homes. Using horns or dogs to keep them away has not worked. The state of emergency was declared and Arctic wildlife specialists arrived to study the animals. As the polar bear is a protected species in Russia, the only solution is to set to sleep those that have invaded the archipelago. .
Global warming is the cause of this invasion. As I explained again Friday during my conference in Verneuil sur Vienne, the reduction of the ice sheet, where the bears live and hunt, forces the mammals to an exodus. Several of them have been spotted diving for more than three minutes, which is much longer than usual. Normally, bears come to the surface to catch their breath and they use the ice slabs to rest and hide when they hunt seals. With the disappearance of ice, they pursue seals longer underwater, mostly missing their targets. The result is a clear risk of burnout and famine, hence their aggression when they reach areas likely to provide food. This tragic situation is not just about polar bears. Walruses have to face the same problems. Rising temperatures have melted the ice under which walruses used to dive and on which they came to rest. They migrated to areas further north.
This is not the first time that polar bears have been talked about in the area. In 2016, five Russian scientists were besieged in a meteorological station by several animals. Note that the phenomenon is not exclusively Russian. In Canada, polar bears, forced to leave the ice sheet because of global warming, enter the city of Churchill, Manitoba. There, the authorities have chosen to isolate them and confine them. In 2016, 53 animals ended up behind bars.
Source: International press.

Photo: C. Grandpey