Catégorie : Environnement

Le poids des volcans hawaiiens // The weight of Hawaiian volcanoes

L’État d’Hawaii est l’un des endroits les plus exposés aux séismes aux États-Unis. Contrairement à d’autres Etats comme la Californie où les secousses sont liées au mouvement des plaques tectoniques, la sismicité à Hawaii est à mettre directement en relation avec les volcans.

La sismicité à Hawaii est due à trois causes principales : 1) le mouvement du magma sous les volcans actifs ; 2) le glissement des flancs des volcans le long de la zone entre l’ancienne croûte océanique et les volcans sus-jacents ; 3) la flexion de la croûte terrestre et du manteau supérieur sous le poids des volcans.

Un séisme de M 5.2 lié à la troisième cause s’est produit le 5 juillet 2021 à 5 km au large de la côte nord de Big Island, à 27 kilomètres sous le niveau de la mer. Deux jours plus tard, un événement de M 4.2 a été enregistré sur le côté ouest de la Grande Ile. Les deux séismes étaient probablement liés aux contraintes exercées par le poids énorme des volcans– en particulier le Mauna Loa et le Mauna Kea – sur la croûte et le manteau.

Les contraintes générées par le poids des volcans sont faciles à comprendre. Au fur et à mesure que les volcans hawaiiens entrent en éruption et prennent du volume, ils ajoutent de plus en plus de poids à la surface de la Terre. Cela provoque un fléchissement de la plaque Pacifique, un peu comme le poids des livres fait fléchir une étagère. Un certain poids peut simplement faire fléchir l’étagère, mais un excès de poids peut provoquer sa rupture. Une telle rupture peut se produire si les plaques tectoniques plient et n’arrivent plus à supporter le poids qui les surmonte.

Les séismes causés par ce phénomène peuvent être assez importants ; certains peuvent avoir une magnitude supérieure à M 6.0. Parmi les séismes de flexion de plaque tectonique à Hawaï, on notera le séisme de M 6,8 à Lanai le 19 février 1871, un événement de M 6,8 à Maui le 22 janvier 1938 ou un séisme de M 5,2 à Oahu le 28 juin 1948. Ces séismes sont profonds, généralement entre 25 et 40 km, dans le manteau supérieur sous les volcans et la croûte océanique.

Pour analyser ces séismes, les scientifiques du HVO utilisent généralement les données GPS qui permettent de calculer comment un point spécifique à la surface de la Terre se déplace dans le temps. Le HVO exploite un réseau de plus de 65 stations GPS sur l’île d’Hawaii. Elles permettent de surveiller et suivre des mouvements extrêmement faibles à la surface de la Terre, y compris certains déplacements liés à la contrainte de flexion des plaques.

Pour améliorer la compréhension scientifique de la flexion des plaques dans l’archipel hawaiien, 7 nouveaux sites GPS sont en cours d’équipement sur les îles d’Hawaï, Molokai et Lanai. Ces nouveaux sites ont été choisis dans le but d’analyser les mouvements associés à la flexion des plaques, mais aussi pour se rendre compte si certains mouvements résultent de la flexion des plaques ou de la dynamique de systèmes magmatiques profonds sous les volcans.

Source : USGS/HVO.

On notera que cette flexion de l’écorce terrestre sous le poids des volcans est l’inverse du rebond isostatique observé dans les régions où la fonte des glaciers fait chuter leur masse et entraîne un soulèvement de l’écorce terrestre, comme en Islande, par exemple.

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The State of Hawaii is one of the most seismically active locations in the United States. Unlike some other earthquake-prone places in the US, like California, where the earthquakes are related to tectonic plates sliding past each other, seismicity in Hawaii is related to volcanoes.

There are three main causes for earthquakes in Hawaii are: 1) the movement of magma under active volcanoes; 2) the sliding of volcanoes’ flanks along the surface that separates the ancient oceanic crust and overlying volcanoes; 3) the bending or flexing of the Earth’s crust and upper mantle in response to the weight of the overlying volcanoes.

An M 5.2 earthquake related to the third cause occurred on July 5th, 2021 5 km off the north shore of Big Island at 27 kilometres below sea level. Two days later, an M 4.2 event occurred on the west side of the Island of Hawaii. Both earthquakes were likely related to stress caused by the enormous weight of the Hawaiian volcanoes – especially Mauna Loa and Mauna Kea – on the underlying crust and mantle.

The stress caused by the weight of the volcanoes is easy to understand. As Hawaiian volcanoes erupt and grow, they add more and more weight to the Earth’s surface. This causes the Pacific Plate to flex downward, much like the bending caused by heaving books on an overloaded bookshelf. Some weight may just make the shelf bow, but a lot of weight may cause the shelf to start to splinter or break. Those breaks are similar to what happens in tectonic plates if they bend too. Earthquakes caused by this flexure can be quite large ; some can be greater than M 6.0.

Some additional past Hawaiian flexure earthquakes include the M 6.8 Lanai earthquake on February 19th, 1871, an M 6.8 event in Maui on January 22nd, 1938, or an M 5.2 quake in Oahu on June 28th, 1948.

These earthquakes are deep, typically 25–40 km, within the uppermost mantle underneath volcanoes and oceanic crust. To measure these quakes, HVO scientists typically use GPS data. GPS instruments allow to calculate how a specific point on the Earth’s surface moves throughout time. HVO operates a network of over 65 GPS stations on the Island of Hawaii. They are used to monitor and track extremely small movements at the Earth’s surface, including some displacements related to plate flexure stress.

To improve the scientific understanding of plate bending in the Hawaiian Islands, 7 new GPS sites are being equipped on the islands of Hawaii, Molokai, and Lanai. These new sites are strategically placed to capture movement associated with plate bending and to test whether certain motions result from ongoing plate bending or from the dynamics of very deep magmatic systems beneath the volcanoes.

Source : USGS / HVO.

It should be noted that this bending of the Earth’s crust under the weight of volcanoes is the reverse of the isostatic rebound observed in regions where the melting of glaciers causes their mass to drop and the Earth’s crust to rise, as in Iceland, for instance.

Le Mauna Loa (à gauche) et le Mauna Kea (à droite) exercent un pression considérable sur l’écorce terrestre (Photo : C. Grandpey)

El Niño et La Niña et leur influence sur le climat mondial // El Niño and La Niña and their influence on global climate

Lorsqu »ils abordent les causes du changement et du réchauffement climatiques sur notre planète, les climatologies font souvent référence à El Niño et La Niña, deux régimes climatiques situés dans le centre-est du Pacifique autour de l’équateur.

La Niña est un cycle naturel marqué par des eaux océaniques plus froides que la moyenne. C’est le contraire d’ El Niño qui est mieux connu et qui se produit lorsque l’eau de l’Océan Pacifique est plus chaude que la moyenne.

El Niño et La Niña sont issus de la langue espagnole : La Niña signifie « petite fille », tandis qu’El Niño signifie « petit garçon » ou « enfant Jésus ». La NOAA explique que les pêcheurs sud-américains avaient remarqué des périodes d’eau inhabituellement chaude dans l’océan Pacifique dans les années 1600. Le nom complet utilisé à cette époque était « El Niño de Navidad » car El Niño culmine généralement vers le mois décembre. L’ensemble de ce cycle climatique est officiellement désigné par les climatologues sous le nom d’El Niño – Oscillation australe (ENSO), une alternance en dent de scie de périodes d’eau de mer plus chaude et plus froide dans le centre-est de l’Océan Pacifique.

Lors des événements La Niña, les alizés soufflent plus fort que d’habitude et poussent une plus grande quantité d’eau chaude vers l’Asie. Au large de la côte ouest des Amériques, la remontée d’eau profonde – upwelling en anglais – s’intensifie, faisant remonter à la surface de l’eau froide riche en nutriments. Ces eaux froides du Pacifique poussent le jet-stream vers le nord, ce qui affecte les conditions météorologiques aux États-Unis et dans le monde.

Selon la NOAA, l’hiver typique au cours d’un épisode La Niña aux États-Unis se caractérise par du froid et de la neige dans le nord-ouest et des conditions inhabituellement sèches dans la majeure partie du tiers sud des États-Unis. Le sud-est et le centre de l’Atlantique ont également tendance à voir des températures plus chaudes que la moyenne pendant un hiver dominé par La Niña.

À l’échelle mondiale, La Niña apporte souvent de fortes précipitations en Indonésie, aux Philippines, dans le nord de l’Australie et en Afrique australe. Pendant La Niña, les eaux au large de la côte du Pacifique sont plus froides et contiennent plus de nutriments que d’habitude. Cet environnement abrite plus de vie marine et attire plus d’espèces d’eau froide, telles que le calmar et le saumon, dans des zones comme la côte californienne.

Selon le Climate Prediction Center, La Niña peut contribuer à une augmentation de l’activité cyclonique dans l’Atlantique en affaiblissant le cisaillement du vent sur la mer des Caraïbes et le bassin atlantique tropical, ce qui permet aux tempêtes de se développer et de s’intensifier.

Alors que La Niña a tendance à augmenter le nombre d’ouragans dans l’Atlantique, elle a également tendance à diminuer leur nombre dans les bassins de l’est et du centre de l’Océan Pacifique.

Source : USA Today.

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When dealing with the causes of climate change and global warming, climatologiqts often refer to El Niño and La Niña, two climate patterns in the central-eastern Pacific around the Equator.

La Niña is a natural cycle marked by cooler-than-average ocean water. It is the opposite to the more well-known El Niño, which occurs when Pacific ocean water is warmer than average.

El Niño and La Niéna are Spanish language terms: La Niña means « little girl, » while El Niño means « little boy, » or « Christ child. » NOAA explains that South American fishermen first noticed periods of unusually warm water in the Pacific Ocean in the 1600s. The full name they used was « El Niño de Navidad » because El Niño typically peaks around December.

The entire natural climate cycle is officially known by climate scientists as El Niño – Southern Oscillation (ENSO), a see-saw dance of warmer and cooler seawater in the central Pacific Ocean.

During La Niña events, trade winds are even stronger than usual, pushing more warm water toward Asia. Off the west coast of the Americas, upwelling increases, bringing cold, nutrient-rich water to the surface. These cold waters in the Pacific push the jet stream northward, which affects weather patterns in the U.S and globally.

According to NOAA, typical La Niña winter in the U.S. brings cold and snow to the Northwest and unusually dry conditions to most of the southern tier of the U.S. The Southeast and Mid-Atlantic also tend to see warmer-than-average temperatures during a La Niña winter.

Globally, La Niña often brings heavy rainfall to Indonesia, the Philippines, northern Australia and southern Africa. During La Niña, waters off the Pacific coast are colder and contain more nutrients than usual. This environment supports more marine life and attracts more cold-water species, such as squid and salmon, to places like the California coast.

According to the Climate Prediction Center, La Niña can contribute to an increase in Atlantic hurricane activity by weakening the wind shear over the Caribbean Sea and tropical Atlantic Basin, which enables storms to develop and intensify.

While La Niña tends to increase hurricanes in the Atlantic, it also tends to decrease their numbers in the eastern and central Pacific Ocean basins.

Source : USA Today.

 

Source : NOAA

Inquiétudes pour le puits de carbone de l’Amazonie // Concerns for the Amazon carbon sink

Alors que la mise de côté – au moins momentanée – de l’exploration pétrolière au Groenland était une bonne nouvelle, il est une autre information qui est beaucoup plus inquiétante. D’après une étude publiée dans la revue Nature, les échantillons prélevés en altitude au cours de la dernière décennie montrent que le sud-est de l’Amazonie a été une source de dioxyde de carbone (CO2) sur la période 2010-2018, une évolution qui semble liée au changement climatique et à la déforestation. Le rôle de puits de carbone de la forêt amazonienne, la plus grande forêt tropicale de la planète, est donc sérieusement menacé. Il y a certes beaucoup de carbone stocké dans les forêts de l’Amazonie mais dans certaines régions, le CO2 libéré dans l’atmosphère excède maintenant ce qui est absorbé.

Les puits de carbone océanique et terrestre absorbent environ la moitié des émissions anthropiques de CO2. Les écosystèmes terrestres ont permis sur les 50 dernières années de pomper un quart du dioxyde de carbone lié aux activités humaines. Ils le doivent en grande partie à la forêt tropicale amazonienne où le CO2 absorbé pour la photosynthèse excède la quantité émise par la décomposition de la matière organique.

Si l’Amazonie, avec les 123 milliards de tonnes de carbone contenus dans ses arbres et son sol en arrivait à devenir une source plutôt qu’un puits de CO2, l’équation du changement climatique prendrait un tour plus complexe.

Depuis 1970, les forêts tropicales de la région ont diminué de plus de 17%, principalement pour permettre l’élevage du bétail et les cultures qui le nourrissent. Les forêts sont généralement défrichées par le feu, ce qui à la fois libère de grandes quantités de CO2 et réduit le nombre d’arbres disponibles pour absorber le dioxyde de carbone.

Le changement climatique est également un facteur clé. Annuellement, l’Amazonie se réchauffe dans son ensemble à peine plus que le reste de la planète. Mais il y a de grandes différences selon les régions et les saisons. Il est important de noter que le sud-est de l’Amazonie est, avec l’Arctique, un « point chaud » du réchauffement climatique.

La capacité du bassin amazonien à absorber le CO2 est un point clé mais les données satellitaires, en partie à cause de la couverture nuageuse persistante, ne sont pas en mesure de fournir une réponse complète. Pour contourner ce problème, les chercheurs ont utilisé des avions pour collecter près de 600 échantillons de CO2 et de monoxyde de carbone (CO) de 2010 à 2018, à des altitudes allant jusqu’à 4,5 kilomètres au-dessus de la canopée. Les relevés leurs ont permis de faire un bilan du CO2 absorbé par les forêts pour la photosynthèse par rapport à la quantité de CO2 produite par la décomposition de la matière organique.

Les relevés reflètent clairement les dégâts engendrés par l’activité humaine. Les changements les plus importants sont relevés dans les zones qui ont subi une déforestation à grande échelle et ont été fortement brûlées. L’étude montre que l’ouest de l’Amazonie absorbe encore légèrement plus de CO2 qu’il n’en dégage. Mais le sud-est, surtout pendant la saison sèche, émet plus de dioxyde de carbone qu’il n’en absorbe. On y observe une hausse des températures et une baisse des précipitations.

La forêt tropicale reçoit des précipitations, à l’échelle du bassin, d’environ 2 200 mm par an en moyenne. L’évapotranspiration a été estimée par plusieurs études comme étant responsable de 25 % à 35 % des précipitations totales. Mais les activités humaines risquent de perturber les interactions écosystème-climat. En effet, l’élimination des forêts provoque une augmentation de la température et réduit l’évapotranspiration.

L’Amazonie a perdu plus de 17% de sa surface forestière depuis 1970, notamment pour la conversion en terres agricoles. La déforestation s’est fortement accélérée entre 1991 et 2004. Le taux de déforestation a commencé à ralentir à partir de 2004, mais on.observe une reprise depuis 2015. La situation s’est encore aggravée avec l’élection de Jair Bolsonaro à la présidence du Brésil en 2019. En 2020, la déforestation a atteint son plus haut niveau depuis 2008.

Passés certains seuils, il est à craindre que des puits de carbone deviennent des sources importantes de libération gaz à effet de serre dans l’atmosphère. L’Amazonie est l’un des exemples de rétroactions susceptibles d’amplifier le réchauffement climatique. D’autres phénomènes pourraient entrer en jeu, comme le dégel du pergélisol, qui contient de grandes quantités de carbone organique.

Le dégel du pergélisol, les hydrates de méthane océaniques, l’affaiblissement des puits de carbone terrestres et océaniques, la croissance de la respiration bactérienne, le dépérissement des forêts amazonienne et boréale, la réduction de la couverture de neige, la réduction de la glace de mer et des calottes polaires sont autant de processus qui pourraient amplifier l’élévation de température globale liée à la hausse de concentration de CO2. Une étude publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences explique que l’ensemble de ces facteurs pourrait faire passer le réchauffement de la planète de 2°C à environ 2,47°C, avec une fourchette probable entre +2,24°C et +2,66°C.

Source : global-climat.

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While the shelving – at least momentarily – of oil exploration in Greenland was good news, there is another piece of news that is far more disturbing. According to a study published in the journal Nature, samples taken at altitude over the last decade show that the south-eastern Amazon was a source of carbon dioxide (CO2) over the period 2010-2018, an evolution which seems to be linked to climate change and deforestation. The role of the Amazon rainforest, the largest tropical forest on Earth as a carbon sink is therefore seriously threatened. While there is a lot of carbon stored in the forests of the Amazon, in some areas the CO2 released into the atmosphere now exceeds what is absorbed.

Oceanic and terrestrial carbon sinks absorb about half of anthropogenic CO2 emissions. Terrestrial ecosystems have made it possible over the past 50 years to pump out a quarter of the carbon dioxide linked to human activities. They owe much to the Amazon rainforest where the CO2 absorbed for photosynthesis exceeds the amount emitted by the decomposition of organic matter.

If the Amazon, with the 123 billion tonnes of carbon in its trees and soil were to become a source rather than a sink of CO2, the climate change equation would take a more complex turn. Since 1970, the region’s tropical forests have shrunk by more than 17%, mainly to support the rearing of livestock and the crops that feed them. Forests are usually cleared by fire, which both releases large amounts of CO2 and reduces the number of trees available to absorb carbon dioxide.

Climate change is also a key factor. Annually, the Amazon as a whole warms up slightly more than the rest of the planet. But there are big differences between regions and seasons. It is important to note that the southeastern Amazon, along with the Arctic, is a global warming « hot spot ».

The capacity of the Amazon basin to absorb CO2 is a key point but satellite data, mostly because of persistent cloud cover, is unable to provide a complete answer. To get around this problem, researchers used planes to collect nearly 600 samples of CO2 and carbon monoxide (CO) from 2010 to 2018, at altitudes up to 4.5 kilometers above the canopy. The readings enabled them to assess the CO2 absorbed by forests for photosynthesis in relation to the quantity of CO2 produced by the decomposition of organic matter.

The readings clearly reflect the damage caused by human activity. The most significant changes are found in areas that have suffered large-scale deforestation and have been heavily burned. The study shows that the western Amazon absorbs slightly more CO2 than it emits. But the southeast, especially during the dry season, emits more carbon dioxide than it absorbs. There is an increase in temperatures and a decrease in precipitation.

The rainforest receives basin-wide precipitation of about 2,200 mm per year on average. Evapotranspiration has been estimated by several studies to be responsible for 25% to 35% of total precipitation. But human activities risk disrupting ecosystem-climate interactions. Indeed, the elimination of forests causes an increase in temperature and reduces evapotranspiration.

The Amazon has lost more than 17% of its forest area since 1970, especially for conversion to agricultural land. Deforestation accelerated sharply between 1991 and 2004. The rate of deforestation began to slow from 2004, but there has been a recovery since 2015. The situation worsened further with the election of Jair Bolsonaro as president. Presidency of Brazil in 2019. In 2020, deforestation reached its highest level since 2008.

Beyond certain thresholds, it is to be feared that carbon sinks will become major sources of greenhouse gas release into the atmosphere. The Amazon is one example of feedback that may amplify global warming. Other phenomena could come into play, such as the thawing of permafrost, which contains large amounts of organic carbon.

Thawing of permafrost, oceanic methane hydrates, weakening of terrestrial and oceanic carbon sinks, growth of bacterial respiration, dieback of Amazonian and boreal forests, reduction of snow cover, reduction of ice sea and polar ice caps are all processes that could amplify the rise in global temperature linked to the rise in CO2 concentration. A study published in Proceedings of the National Academy of Sciences explains that all of these factors could increase global warming from 2°C to around 2.47°C, with a probable range between + 2.24°C. and + 2.66°C.

Source: global-climat.

Réchauffement climatique : de plus en plus d’orages dans l’Arctique // Global warming : more and more thunderstorms in the Arctic

Avec le changement et le réchauffement climatiques, les orages sont de plus en plus fréquents dans l’Arctique. Les météorologues ont signalé trois épisodes orageux successifs, avec des éclairs impressionnants, au cours d’une seule semaine entre la Sibérie et le nord de l’Alaska. Ils n’avaient jamais rien vu de tel auparavant.

En règle générale, l’air au-dessus de l’Océan Arctique, en particulier lorsque l’eau est recouverte de glace, n’a pas la chaleur convective nécessaire pour générer des orages. Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, l’Arctique se réchauffe plus rapidement que le reste du monde, de sorte que les conditions changent. Les épisodes orageux accompagnés d’éclairs pendant l’été au delà du Cercle Polaire arctique ont triplé depuis 2010, une tendance directement liée au changement climatique et à la perte de glace de mer de plus en plus rapide dans le Grand Nord. À mesure que la glace de mer disparaît, une plus grande quantité d’eau peut s’évaporer ; cela ajoute de l’humidité à l’atmosphère qui se réchauffe.

Les orages accompagnés d’éclairs menacent les forêts boréales de l’Arctique car ils déclenchent des incendies dans des régions reculées qui sont exposées au soleil de l’été 24 heures sur 24. Les éclairs sont également plus fréquents au-dessus des régions de toundra dépourvues d’arbres, ainsi qu’au-dessus de l’Océan Arctique et de la banquise. En août 2019, la foudre a même frappé à moins de 100 kilomètres du Pôle Nord.

Selon deux études menées par des scientifiques du National Center for Atmospheric Research à Boulder, Colorado, rien qu’en Alaska, l’activité orageuse va probablement tripler d’ici la fin du siècle si les tendances climatiques actuelles se confirment.

Avec la forte augmentation des éclairs, la Sibérie a connu des incendies de forêt de plus en plus violents ces dernières années (voir mes notes à ce sujet). Début juillet 2021, l’armée russe a procédé à des largages d’eau pour éteindre les flammes qui brûlaient près de 800 000 hectares de forêt. La Yakoutie, qui est la région la plus durement touchée, est en état d’urgence depuis des semaines.

De l’autre côté du détroit de Béring, la foudre à la mi-juin a déclenché l’un des plus gros incendies de l’été en Alaska en brûlant une immense étendue de toundra à environ 200 km au nord du Cercle Polaire.

Le réchauffement de l’Arctique favorise la croissance de la végétation dans la toundra du nord de l’Alaska, ce qui alimente encore davantage les incendies. Selon des chercheurs du Centre International de Recherche sur l’Arctique à Fairbanks, à la fin du siècle, une superficie deux fois plus importante de toundra se consumera en Alaska, avec des incendies de végétation qui se produiront quatre fois plus fréquemment.

Source : Yahoo Actualités.

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With climate change and global warming, thunderstorms are becoming more and more frequent in the Arctic. Meteorologists have reported three successive thunderstorms with impressive lightning bolts in a single week from Siberia to the north of Alaska. Forecasters had not seen anything like that before.

Typically, the air over the Arctic Ocean, especially when the water is covered with ice, lacks the convective heat needed to generate lightning storms. But as climate change warms the Arctic faster than the rest of the world, the conditions are changing. Episodes of summer lightning within the Arctic Circle have tripled since 2010, a trend directly tied to climate change and increasing loss of sea ice in the far north. As sea ice vanishes, more water is able to evaporate, adding moisture to the warming atmosphere.

These electrical storms threaten boreal forests fringing the Arctic, as they spark fires in remote regions already baking under the round-the-clock summer sun. There is also more frequent lightning over the Arctic’s treeless tundra regions, as well as above the Arctic Ocean and pack ice. In August 2019, lightning even struck within 100 kilometres of the North Pole.

According to two studies by scientists at the National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, in Alaska alone, thunderstorm activity is on track to increase three-fold by the end of the century if current climate trends continue.

With the sharp uptick in lightning, Siberia has seen increasingly violent forest fires in recent years. In early July 2021, the Russian army deployed water-dropping aircraft to douse flames burning nearly 800,000 hectares of forest, while the hardest-hit region of Yakutia has been in a state of emergency for weeks.

On the other side of the Bering Strait, mid-June lightning sparked one of the biggest fires this summer in Alaska, scorching a huge expanse of tundra about 200 km north of the Arctic Circle.

Warming in the Arctic is also encouraging the growth of vegetation on northern Alaska’s tundra, adding further fuel for fires. According to researchers at the International Arctic Research Center in Fairbanks, by the end of the century, twice as much Alaska tundra could burn on a regular basis than was the norm in the past, with fires occurring four times more frequently.

Source : Yahoo News.

Incendies de végétation en Sibérie (Source : The Siberian Times)