Catégorie : Environnement

Réchauffement climatique : 2022 une année de catastrophes // Global warming : 2022 a disaster year

L’année 2022 restera dans les annales aux États-Unis pour ses inondations et ses tempêtes dévastatrices, ainsi que pour ses vagues de chaleur et ses sécheresses extrêmes. 2022 s’est terminée avec une tempête de neige encore jamais vue dans certaines régions du pays.
En octobre 2022, les États-Unis avaient connu depuis le début de l’année 15 catastrophes causant chacune plus d’un milliard de dollars de dégâts.

Source : NOAA

L’année a commencé et s’est terminée par de violentes tempêtes hivernales du Texas au Maine, affectant des dizaines de millions de personnes et causant des dégâts importants. Le mois de mars a établi le record du nombre de tornades avec 233 événements.
Au cours d’une période de cinq semaines au cours de l’été 2022, cinq événements majeurs de précipitations se sont produits à Saint-Louis, dans l’est du Kentucky, dans le sud de l’Illinois, dans la Vallée de la Mort en Californie et à Dallas (Texas), provoquant des crues dévastatrices et parfois mortelles. De graves inondations dans le Mississippi ont perturbé l’approvisionnement en eau pendant des semaines dans certaines régions. Une inondation historique dans le Montana, provoquée par de fortes pluies et la fonte des neiges a entraîné l’évacuation de plusieurs portions du Parc national de Yellowstone.
À l’automne, les ouragans Ian et Fiona ont provoqué des précipitations extrêmes et des ondes de tempête meurtrières en Floride et Porto Rico. Ian est devenu l’un des ouragans les plus destructeurs de l’histoire des États-Unis. Sans oublier le typhon qui a frappé 1 600 km de côtes en Alaska.
Alors que l’on observait un excès de précipitations dans certaines régions, une chaleur extrême et trop peu de précipitations étaient enregistrées ailleurs. Des vagues de chaleur persistantes ont persisté dans de nombreuses régions des Etats Unis, avec des records de température. Des incendies de végétation ont fait rage en Arizona et au Nouveau-Mexique. La sécheresse a également fait baisser le niveau du Mississippi à un tel point près de Memphis en automne que les barges ne pouvaient pas passer sans un dragage préalable et des envois d’eau en amont. Le long du fleuve Colorado, les autorités ont envisagé un renforcement des restrictions d’utilisation de l’eau qui atteignait un niveau critique dans les principaux réservoirs.
Au Pakistan, des pluies de mousson record ont inondé plus d’un tiers du pays, tuant plus de 1 500 personnes. En Inde et en Chine, des vagues de chaleur et des sécheresses prolongées ont asséché les rivières, perturbé les réseaux électriques et menacé la sécurité alimentaire de milliards de personnes. Des inondations à grande échelle et des glissements de terrain provoqués par des pluies torrentielles ont également tué des centaines de personnes en Afrique du Sud, au Brésil et au Nigeria.
En Europe, les vagues de chaleur ont fait apparaître des températures record en Grande-Bretagne et dans d’autres parties du continent, avec de graves sécheresses et des incendies de forêt dans de nombreuses régions comme le sud-ouest de la France. Une grande partie de l’Afrique de l’Est est toujours en proie à une sécheresse pluriannuelle, la pire depuis plus de 40 ans, selon les Nations Unies. Des millions de personnes se retrouvent exposées aux pénuries alimentaires et à la famine.
Contrairement à ce que pensent et ce qu’affirment certains, y compris sur ce blog, 2022 n’a pas été une année exceptionnelle. Ces événements extrêmes se produisent avec une fréquence et une intensité croissantes. Ils sont intensifiés par le réchauffement climatique qui affecte l’ensemble de la planète. La plus récente évaluation du climat dans le monde par le Groupe Intergouvernemental d’Experts sur l’Evolution du Climat (GIEC) a révélé une augmentation significative de la fréquence des températures extrêmes et de l’intensité des précipitations, ce qui entraîne davantage de sécheresses et d’inondations.
Selon une étude publiée en 2022, les inondations et les sécheresses extrêmes deviennent également plus meurtrières et plus coûteuses, malgré une amélioration de notre capacité à gérer les risques climatiques. Cela s’explique en partie par le fait que les événements extrêmes d’aujourd’hui, accentués par le réchauffement climatique, dépassent souvent les capacités de gestion des autorités responsables.
Une grande partie de ce qui se passe aujourd’hui apparaît de manière cohérente dans les modèles climatiques. À mesure que le climat se réchauffe, un changement dans la répartition des températures conduit à davantage d’extrêmes. Par exemple, à l’échelle mondiale, une augmentation de 1 degré Celsius de la température moyenne annuelle correspond à une augmentation de 1,2 °C à 1,9 °C de la température maximale annuelle.
De plus, le réchauffement climatique entraîne des changements de comportement de l’atmosphère et de l’océan. La différence de température entre l’équateur et les pôles est ce qui induit la force des vents. Comme les régions polaires se réchauffent beaucoup plus vite que l’équateur, la plus faible différence de température provoque un affaiblissement global des vents et un jet-stream qui devient plus sinueux.
Certains de ces changements peuvent créer des conditions telles que des systèmes de hautes pressions persistants et un blocage atmosphérique qui entraînent des vagues de chaleur plus intenses. Les dômes de chaleur au-dessus des plaines du sud des États-Unis en juin et dans l’ouest en septembre en sont deux exemples.
Le réchauffement peut également être amplifié encore davantage par des rétroactions positives. Par exemple, des températures plus élevées ont tendance à assécher le sol. Le manque d’humidité du sol réduit la capacité calorifique de la terre, ce qui facilite son réchauffement. Des vagues de chaleur plus fréquentes et persistantes entraînent une évaporation excessive qui, combinée à une diminution des précipitations dans certaines régions, provoque des sécheresses plus intenses et des incendies de forêt plus fréquents
Les températures plus élevées augmentent la capacité de l’atmosphère à retenir l’humidité à un taux d’environ 7 % par degré Celsius. Cette augmentation de l’humidité entraîne des précipitations plus importantes. Même s’il est difficile de lier directement des événements extrêmes spécifiques au réchauffement climatique, lorsque ces événements soi-disant rares se produisent avec une plus grande fréquence dans un monde qui se réchauffe, il est difficile d’ignorer le changement que subit notre climat. 2022 est probablement un aperçu de ce qui nous attend dans un avenir proche car les événements climatiques extrêmes deviennent de plus en plus fréquents.
Source : médias d’information américains.

Il y aura toujours des gens pour dire que les événements extrêmes ne sont pas liés au réchauffement climatiques et ce seront ces mêmes personnes qui brailleront le plus fort le jour où elles en seront elle-mêmes victimes.

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The year 2022 will be remembered across the U.S. for its devastating flooding and storms—and also for its extreme heat waves and droughts. It came to an end with a snowstorm never seen before in some parts of the country.

By October 2022, the U.S. had already seen 15 disasters causing more than $1 billion in damage each. (see map above)

The year started and ended with widespread severe winter storms from Texas to Maine, affecting tens of million of people and causing significant damages. Then, March set the record for the most reported tornadoes in the month, with 233 events.

During a period of five weeks over the summer, five 1,000-year rainfall events occurred in St. Louis, eastern Kentucky, southern Illinois, California’s Death Valley and Dallas, causing devastating and sometimes deadly flash floods. Severe flooding in Mississippi troubled water supply for weeks in some areas. A historic flood in Montana, brought on by heavy rain and melting snow, forcing large areas of Yellowstone National Park to be evacuated.

In the autumn, hurricanes Ian and Fiona deluged Florida and Puerto Rico with extreme rainfall and deadly, destructive storm surges. Ian became one of the most expensive hurricanes in U.S. history. And a typhoon pounded 1,600 km of the Alaska coast.

While too much rainfall threatened some regions, extreme heat and too little precipitation worsened risks elsewhere. Persistent heat waves lingered over many parts of the country, setting temperature records. Wildfires raged in Arizona and New Mexico. Drought also left the Mississippi River so low near Memphis in autumn that barges couldn’t get through without additional dredging and upstream water releases. Along the Colorado River, officials discussed tightening water-use restrictions as water levels neared dangerously low levels in the major reservoirs

In Pakistan, record monsoon rains inundated more than one-third of the country, killing over 1,500 people. In India and China, prolonged heat waves and droughts dried up rivers, disrupted power grids and threatened food security for billions of people. Widespread flooding and mudslides brought on by torrential rains also killed hundreds of people in South Africa, Brazil and Nigeria.

In Europe, heat waves set record temperatures in Britain and other parts of the continent, leading to severe droughts, and wildfires in many parts of the continent. Much of East Africa is still in the grips of a multiyear drought—the worst in over 40 years, according to the United Nations—leaving millions of people vulnerable to food shortages and starvation.

This is not an exceptional year. Such extreme events are occurring with increasing frequency and intensity. They are intensified by the global warming that is affecting the whole planet. The most recent global climate assessment from the United Nations Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) found significant increases in both the frequency and intensity of extreme temperature and precipitation events, leading to more droughts and floods.

According to a study published in 2022, extreme flooding and droughts are also getting deadlier and more expensive, despite an improving capacity to manage climate risks. Part of the reason is that today’s extreme events, enhanced by global warming, often exceed communities’ management capabilities.

Much of what is happening today is well understood and consistently reproduced by climate models. As the climate warms, a shift in temperature distribution leads to more extremes. For example, globally, a 1 degree Celsius increase in annual average temperature is associated with a 1.2°C to 1.9°C increase in the annual maximum temperature.

In addition, global warming leads to changes in how the atmosphere and ocean move. The temperature difference between the equator and the poles is the driving force for global wind. As the polar regions warm at much higher rates than the equator, the reduced temperature difference causes a weakening of global winds and leads to a more meandering jet stream.

Some of these changes can create conditions such as persistent high-pressure systems and atmospheric blocking that bring more intense heat waves. The heat domes over the U.S. Southern Plains and South in June and in the West in September were both examples.

Warming can also be further amplified by positive feedbacks. For example, higher temperatures tend to dry out the soil, and less soil moisture reduces the land’s heat capacity, making it easier to heat up. More frequent and persistent heat waves lead to excessive evaporation, combined with decreased precipitation in some regions, causing more severe droughts and more frequent wildfires

Higher temperatures increase the atmosphere’s capacity to hold moisture at a rate of about 7% per degree Celsius. This increased humidity leads to heavier rainfall events.

Even though it is difficult to link specific extreme events directly to climate change, when these supposedly rare events occur with greater frequency in a warming world, it is hard to ignore the changing state of our climate. 2022 might provide a glimpse of our near future, as these extreme climate events become more frequent.

Source : U.S. News media.

There will always be people who will say that extreme events are not linked to global warming and it will be these same people who will shout the loudest the day when they are victims of these events. .

Evolution des températures (Sources : NOAA, NASA, ERA5, Berkeley Earth)

Un sourire d’adieu?

En Alaska, le glacier Worthington est – ou plutôt était – l’un des rares que l’on pouvait atteindre depuis la route. Situé sur la Richardson Highway, à 46 kilomètres au nord-est de Valdez, son front se divise en deux branches dont les eaux de fonte donnent naissance à des torrents.

A l’image de ses congénères en Alaska et dans l’Arctique en général, le Worthington fond à une vitesse beaucoup plus grande que nos glaciers alpins. Il y a quelques décennies, il suffisait de sortir de voiture pour mettre le pied sur la glace. Aujourd’hui, il faut marcher plusieurs centaines de mètres depuis le parking pour atteindre la base du glacier. Si l’on veut y grimper, crampons et piolet sont indispensables. Quand je m’y suis aventuré en 2013, je me suis vite rendu compte à quel point la glace était fragile et instable et je n’ai pas escaladé le glacier aussi loin que je l’aurais voulu. Je n’avais pas envie de dévisser. Plusieurs accidents sont recensés chaque année sur le Worthington. En juillet 2019, un gosse de 5 ans y a perdu la vie, victime d’une chute de rocher.

Au cours de ma course glaciaire, j’ai eu la surprise d’observer une formation ressemblant à une tête d’enfant qui me souriait. J’ai tout de suite pensé au jeune garçon qui avait laissé la vie sur le glacier. Son âme était peut-être restée gravée dans la glace. C’était peut-être aussi un sourire d’adieu du glacier qui avait compris que je ne le reverrais plus.

Photos : C. Grandpey

La géothermie avec de nouveaux forages à très grande profondeur // Geothermal energy with new very deep drillings

L’immense potentiel d’énergie géothermique qui sommeille sous la surface de la Terre ne demande qu’à être exploité pour chauffer les maisons ou produire de l’électricité, comme cela se fait en Islande où cette énergie est convertie en électricité grâce à la force de la vapeur. Portée à haute température dans des réservoirs géothermiques ou les aquifères dans la croûte terrestre, l’eau se transforme en vapeur qui fait ensuite tourner des turbines qui activent un générateur produisant de l’électricité. Lorsque la vapeur redevient de l’eau, elle est renvoyée dans sol et le cycle recommence. En bref, l’énergie géothermique a, en théorie, le potentiel de fournir une énergie propre au monde entier.
Pour puiser cette puissance naturelle, les ingénieurs devront inventer de nouvelles stratégies pour forer jusqu’à 20 kilomètres de profondeur à l’intérieur de la Terre. Quaise Energy, une start-up rattachée au Massachusetts Institute of Technology (MIT) pense avoir la solution avec le forage à ondes millimétriques. Les scientifiques pensent que la technologie peut vaporiser suffisamment de roche pour créer les puits de forage les plus profonds au monde. Ils pourront ainsi récolter l’énergie géothermique à grande échelle pour satisfaire la consommation humaine sans avoir besoin de combustibles fossiles.
L’énergie géothermique est pratiquement illimitée, mais elle est actuellement sous-utilisée. Selon l’Agence Internationale de l’Energie, la production d’électricité géothermique n’a augmenté que d’environ 2 % en 2020 avec une capacité supplémentaire de 200 mégawatts, ce qui représente une baisse significative par rapport à la croissance enregistrée au cours des cinq années précédentes. À titre de comparaison, une centrale au charbon classique a une capacité d’environ 600 MW.
Pour atteindre zéro émission nette d’ici 2030, la production mondiale d’énergie géothermique devrait augmenter de 13 % chaque année entre 2021 et 2030, soit environ 3,6 gigawatts de capacité. Pour y parvenir, il faudra un meilleur accès à l’eau ultra-chaude qui se trouve à très grande profondeur. C’est le but recherché avec le forage à ondes millimétriques.
Actuellement, le puits de forage le plus profond au monde est le Kola Superdeep Borehole en Russie, près de la Norvège. Résultat d’un projet remontant à l’Union Soviétique, il s’agissait de forer le plus profond possible dans la croûte terrestre, qui fait en moyenne environ 30 kilomètres d’épaisseur sous les continents. Au final, ce puits n’atteint que 12,1 kilomètres dans la croûte et il a fallu 20 ans pour le réaliser car les équipements conventionnels, tels que les foreuses mécaniques, ne peuvent pas gérer les conditions rencontrées à une telle profondeur.
La nouvelle technologie mise au point par Quaise Energy, conçue pour perforer la roche avec des ondes millimétriques, pourrait être une solution. En remplaçant les forets conventionnels par des ondes millimétriques générées par une machine baptisée gyrotron, il est possible de faire fondre puis de vaporiser la roche. Un gyrotron dispose d’une puissante source de faisceaux, comme les lasers, mais avec une gamme de fréquences différente. Il a fallu plus de 15 ans à la start-up pour développer la technologie en laboratoire, et démontrer finalement que les ondes millimétriques pouvaient forer le basalte. La technologie devrait permettre de creuser à 20 kilomètres de profondeur, là où les températures atteignent plus de 480 degrés Celsius.
Le projet devrait débuter par une conception hybride, utilisant d’abord la technologie de forage rotatif conventionnelle développée par les industries pétrolières et gazières pour perforer les couches de surface de la Terre. C’est alors que l’on utilise les ondes millimétriques à haute puissance. La première plate-forme de forage hybride à grande échelle devrait être opérationnelle d’ici 2024. D’ici 2026, le premier système géothermique prévu pour produire 100 mégawatts d’énergie thermique fonctionnera à partir de quelques puits de forage. D’ici 2028, le nouveau système devrait commencer à remplacer les centrales à combustibles fossiles par des centrales géothermiques.
Grâce aux températures élevées atteintes à très grande profondeur, la nouvelle technologie produit de la vapeur très proche de la température à laquelle fonctionnent les centrales électriques au charbon et au gaz d’aujourd’hui. Ainsi, il sera possible de remplacer 95 à 100 % de l’utilisation du charbon en développant un champ géothermique et en produisant de la vapeur à partir des profondeurs de la Terre.
Il reste encore beaucoup à faire pour développer pleinement la nouvelle technologie. Les scientifiques doivent mieux comprendre les propriétés des roches à grande profondeur et faire progresser la chaîne d’approvisionnement des gyrotrons qui produisent les ondes millimétriques. De plus, l’équipement devra être produit en quantité et avec une conception robuste adaptée à l’environnement des forages.
Viennent ensuite des défis techniques supplémentaires, tels que la technique d’élimination des matériaux remontés lors du forage et la nécessité de maintenir les puits stables et ouverts une fois le forage terminé.
Au moment où les sources d’énergie géothermique plafonnent à travers le monde parce que les méthodes de forage conventionnelles sont inadaptées pour gérer des profondeurs supérieures à 120 mètres, le Département américain de l’Energie a octroyé à Quaise Energy une subvention pour accélérer les expériences avec un gyrotron plus puissant, et continuer à améliorer les capacités de vaporisation.
Source : Yahoo Actualités, Popular Mechanics.

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The vast geothermal energy locked below Earth’s surface is just waiting to be tapped to heat the houses or to produce electricity, as this is done in Iceland where it is converted to electricity through steam. As water is heated in geothermal reservoirs or aquifers in Earth’s crust, steam is created, which then turns turbines that activate a generator, ultimately spitting out electricity. When the steam becomes water again, it’s returned to the ground so it can go through the cycle all over again. In short, it has the potential to provide clean energy to the entire world.

To tap into this natural power, engineers must devise a new strategy for drilling 20 kilometers into Earth, deep into rock. An MIT spinoff company believes it has the answer: millimeter wave drilling. Scientists believe the technology can vaporize enough rock to create the world’s deepest holes and harvest geothermal energy at scale to satisfy human energy consumption without the need for fossil fuels.

Although geothermal energy is a nearly limitless form of sustainable energy production, it is currently being underutilized. According to the International Energy Agency, geothermal electricity generation grew only about 2 percent in 2020 with an added 200 megawatts of capacity, a marked fall from the growth seen in the previous five years. As a comparison, a typical coal plant has about 600 MW of capacity.

To reach net-zero emissions by 2030, global geothermal energy production needs to increase by 13 percent each year between 2021-2030, or about 3.6 gigawatts of capacity. For that to happen, we need better access to this ultra-hot water from Earth’s core. It is hoped that millimeter wave drilling will do the job.

Currently, the world’s deepest drilled hole is the Kola Superdeep Borehole in Russia near Norway. A project of the Soviet Union, it was an attempt to drill as deeply as possible into Earth’s crust, which is on average about 30 kilometers thick beneath continents. But this hole reaches just 12.1 kilometerrs into the crust and took 20 years to complete because conventional equipment, such as mechanical drills, can’t handle the conditions at those depths.

The MIT new technology, designed to blast rock with millimeter waves, might be a solution. By replacing conventional drill bits with millimeter wave energy, powered by a gyrotron machine, it is possible to melt and then vaporize the rock to create many of these deep holes. A gyrotron features a powerful beam source, like lasers, but with a different frequency range. It took MIT over 15 years to develop the general technique in a lab, eventually demonstrating the millimeter waves could drill holes in basalt. The technology is expected to reach 20 kilometers into the ground, where temperatures reach over 480 degrees Celsius.

The plan is to usher in a hybrid design, first using conventional rotary drilling technology developed by the oil and gas industries to cut through Earth’s surface layers. Then, once crews reach the basement rock, they switch over to high-power millimeter waves. The first full-scale hybrid drilling rig will be operational by 2024. By 2026, the first geothermal system, rated to 100 megawatts of thermal energy, will be operating from a handful of wells. By 2028, ithe new system is likely to start replacing fossil fuel-powered energy plants with geothermal plants.

At these high temperatures, the new technology is producing steam very close to, if not exceeding, the temperature that today’s coal and gas-fired power plants operate at. So, it will be possible to replace 95 to 100 percent of the coal use by developing a geothermal field and producing steam from the Earth.

There is still a lot to do to fully develop the new technology. Scientists need to better understand rock properties at great depth and advance the supply chain for gyrotrons, the linear-beam vacuum tubes that produce the millimeter waves.The equipment must be produced in quantity and with a robust design suitable for a field environment.

Then come some additional engineering challenges, such as the proper removal technique for the ash created during the borehole drilling, and the need to keep the bored holes stable and open once completed.

With geothermal energy sources plateauing across the world because conventional drilling methods proved impractical to handle the hotter and harder crusts much deeper than the shallow depths of 120 meters, the United States Department of Energy has offered the MIT department a grant to increase the experiments with a larger gyrotron to continue improving the vaporizing abilities.

Source: Yahoo News, Popular Mechanics.

Vue du gyrotron (Source: Encyclopaedia Britannica)

Stromboli (Sicile) : une restriction de plus // One more restriction

Suite à la récente activité du Stromboli avec coulées pyroclastiques jusque sur la surface de la mer, l’interdiction de navigation dans la zone devant la Sciara del Fuoco, entre Punta delle Chiappe et Punta Labronzo, a été étendue d’un à deux milles marins (1 mille marin = 1852 m). L’ordonnance a été émise par l’Autorité Portuaire de Milazzo suite à une note reçue du Département National de Protection Civile demandant cette extension de la zone. L »interdiction est émis pour des raisons de sécurité, liées au risque de nouveaux paroxysmes et de possibles glissements de terrain.

Source : Giornale di Sicilia.

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Following Stromboli’s recent activity, with pyroclastic flows travelling down onto the surface of the sea, the navigation ban in the area in front of the Sciara del Fuoco, between Punta delle Chiappe and Punta Labronzo, has been extended from one to two nautical miles (1 nautical mile = 1852 m). The ordinance was issued by the Port Authority of Milazzo following a note received from the National Department of Civil Protection requesting this extension of the area. The ban is issued for security reasons, related to the risk of new paroxysms and possible landslides.
Source: Giornale di Sicilia.

Photo: C. Grandpey