Catégorie : Environnement

Vers une perturbation de la circulation thermohaline ? // Toward a disruption of the AMOC ?

Bien que complexe, la circulation thermohaline, autrement dit le mécanisme qui gère les courants marins, est essentielle à la vie sur notre planète. Ce sont en grande partie les courants marins qui, par leur influence, gèrent le climat des zones où nous vivons. Il ne faudrait pas oublier que les océans couvrent 71 % de la surface du globe. Il s‘ensuit qu’une modification de la circulation océanique aura forcément des conséquences sur toute la planète et particulièrement dans l’Atlantique Nord, là où les courants marins prennent naissance.

Ainsi, le Gulf Stream prend naissance dans le Golfe du Mexique pour ensuite se diriger vers l’Angleterre. On lui attribue les hivers peu rigoureux en Europe, contrairement à ceux que subit l’Amérique du Nord. Peu de gens savent que l’arrivée du Gulf Stream près des côtes occidentales de l’Europe constitue le point de départ des grands courants qui sillonnent la planète. Lorsque le Gulf Stream passe entre la Scandinavie et le Groenland, il côtoie les eaux froides de l’Arctique et se refroidit considérablement, au point que la mer se recouvre de glace.

L’eau sous forme de glace n’a pas la capacité de contenir du sel. En passant au stade de glace, cette eau rejette le sel qu’elle contenait. On se retrouve donc en présence d’une eau froide qui contient plus de sel que les eaux avoisinantes. Comme c’est le cas dans l’atmosphère où l’air chaud monte et l’air froid descend, dans l’océan l’eau chaude reste à la surface et l’eau froide coule vers le fond. De plus, cette eau contient beaucoup plus de sel et est donc plus dense. La conséquence est que son mouvement vers le fond est accéléré.

Cette eau froide et très salée longe la dorsale atlantique jusqu’au sud des Amériques avant de glisser vers l’Océan Pacifique, où elle se réchauffera et remonte donc plus près de la surface avant de continuer sa course vers son point de départ. On se rend compte que cette circulation thermohaline est due aux différences de températures et de salinité des eaux du globe.

Les océanographes ont remarqué depuis quelques années que la circulation thermohaline s’est modifiée dans l’Arctique. Cela a commencé avec les premières observations du ralentissement du courant-jet polaire dans les années 1990. La chose inquiétante, c’est que ce ralentissement est devenu la norme depuis 2005 et qu’il est directement lié au réchauffement de l’Arctique. Ce réchauffement est responsable de la disparition de la vieille glace au profit d’une glace plus jeune et moins épaisse.

La disparition de la glace de mer en Arctique est une catastrophe par son effet sur l’albédo. En effet, les rayons du soleil ne sont plus réfléchis vers l’espace, et ils sont au contraire absorbés par l’océan. Les scientifiques ont mesuré une température de l’eau atteignant par endroits 11°C en été, ce qui est tout à fait anormal et correspond aux observations climatiques qui montrent que l’Arctique se réchauffe deux fois plus vite que le reste de la planète. De ce fait, les secteurs les moins profonds, comme le bord des côtes vont perdre leur pergélisol et libérer de grandes quantités de méthane. Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, le méthane (CH4) est un gaz à effet de serre 28 fois plus puissant que le CO2, même si sa durée de vie est plus brève. Néanmoins, le méthane peut faire grimper la température globale de 0,6°C.

Comme les eaux de l’Arctique se réchauffent, le point de départ de la circulation thermohaline s’est également réchauffé. On a longtemps cru que si l’Arctique fondait, l’apport d’eau froide et non salée dans l’Atlantique Nord ralentirait le Gulf Stream avec des hivers beaucoup plus rigoureux en Europe. La vérité, c’est que le réchauffement de la planète est arrivé à un tel point que toutes les régions vont se réchauffer. Les côtes occidentales de l’Europe, qui bénéficient de l’influence du Gulf Stream, vont se réchauffer moins vite à cause de l’apport d’eau froide dans l’Atlantique Nord, mais elles vont se réchauffer quand même.

Dans la mesure où le Gulf Stream évacue naturellement la chaleur accumulée aux tropiques vers le pôle et que ce courant sera ralenti par la fonte de l’Arctique, la chaleur va s’accumuler plus vite dans l’Atlantique au niveau des tropiques, ce qui risque fort de favoriser le développement d’ouragans majeurs. Si l’on associe un courant chaud qui amorce plus difficilement la circulation thermohaline d’une part, et la plus grande facilité à accumuler de la chaleur dans la zone de formation des cyclones tropicaux atlantiques d’autre part, on arrive à une situation qui met en danger des centaines de millions de personnes.

Source : Météo Media.

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Although complex, the thermohaline circulation – or AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation) – is the mechanism that manages ocean currents, and that is essential to life on our planet. It is largely the ocean currents that, through their influence, manage the climate of the regions where we live. It should not be forgotten that the oceans cover 71% of the Earth’s surface. It follows that a change in ocean circulation will inevitably have consequences on the whole planet and particularly in the North Atlantic, where sea currents originate.
Thus, the Gulf Stream originates in the Gulf of Mexico and then moves towards England. It is rhe cause of mild winters in Europe, unlike those in North America. Few people know that the arrival of the Gulf Stream near the western coasts of Europe is the starting point for the great currents that crisscross the planet. When the Gulf Stream passes between Scandinavia and Greenland, it coasts with the cold Arctic waters and cools considerably, to the point that the sea becomes covered with ice.
Water in the form of ice does not have the capacity to contain salt. Passing the ice stage, this water rejects the salt it contained. We therefore find ourselves in the presence of cold water which contains more salt than the surrounding waters. As is the case in the atmosphere where warm air rises and cold air sinks, in the ocean warm water stays on the surface and cold water sinks to the bottom. In addition, this water contains much more salt and is therefore more dense. The consequence is that its movement towards the bottom is accelerated.
This cold and very salty water runs along the Atlantic ridge to the southern Americas before sliding towards the Pacific Ocean, where it will warm up and therefore rise closer to the surface before continuing its course towards its starting point. We realize that this thermohaline circulation is due to the differences in temperature and salinity of the world’s waters.
Oceanographers have noticed in recent years that thermohaline circulation has changed in the Arctic. It started with the first observations of the polar jet slowdown in the 1990s. The worrying thing is that this slowdown has become the norm since 2005 and is directly linked to the warming of the Arctic. This warming is responsible for the disappearance of old ice in favour of younger, thinner ice.
The disappearance of sea ice in the Arctic is a disaster because of its effect on the albedo. Indeed, the sun’s rays are no longer reflected back to space, and are instead absorbed by the ocean. Scientists have measured a water temperature in places as high as 11°C in summer, which is completely anomalous and corresponds to climatic observations which show that the Arctic is warming twice as fast as the rest of the planet. As a result, the shallower areas, such as the coastline, will lose their permafrost and release large amounts of methane. As I have written several times, methane (CH4) is a greenhouse gas 28 times more powerful than CO2, even if its lifespan is shorter. However, methane can cause the global temperature to rise 0.6°C.
As the Arctic waters warm, the starting point of the thermohaline circulation has also warmed. It has long been believed that if the Arctic melted, the flow of cold, unsalted water to the North Atlantic would slow the Gulf Stream with much harsher winters in Europe. The truth is, global warming has come to such an extent that all regions are going to get warmer. The western coasts of Europe, which benefit from the influence of the Gulf Stream, will warm up less quickly due to the cold water coming into the North Atlantic, but they will warm anyway.
Insofar as the Gulf Stream naturally evacuates the heat accumulated in the tropics towards the pole and that this current will be slowed down by the melting of the Arctic, the heat will accumulate more quickly in the Atlantic at the level of the tropics, with a strong risk of favouring the development of major hurricanes. If we associate a hot current which is more difficult to initiate the thermohaline circulation on the one hand, and the greater facility to accumulate heat in the zone of formation of Atlantic tropical cyclones on the other hand, we arrive at a situation which puts hundreds of millions of people at risk.
Source: Météo Media.

Schéma montrant la circulation thermohaline [Source :Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC)]

Première bougie pour le lac au fond de l’Halema’uma’u (Hawaii) // Halema’uma’u’s lake (Hawaii) is one year old

Le 25 juillet 2020 a marqué le premier anniversaire du petit lac qui est apparu ce même jour de 2019 au fond du cratère de l’Halema’uma’u, au sommet du Kilauea. Au cours des douze derniers mois, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) a scruté cette surprenante étendue d’eau qui, après avoir été une petite mare est devenue un petit étang puis un véritable lac, le premier observé dans la caldeira du Kilauea depuis au moins 200 ans.
Le HVO observe et analyse attentivement ce lac en utilisant plusieurs méthodes. Des caméras classiques et thermiques suivent l’évolution de la couleur et de la température à la surface du lac. La couleur est changeante et la température de surface se situe généralement entre 70°C et 85°C. Les mesures effectuées au télémètre laser permettent de suivre l’évolution du niveau du lac qui s’élève régulièrement d’environ 75 centimètres chaque semaine. De plus, deux missions d’échantillonnage de l’eau ont été effectuées à l’aide d’un drone.

On observe de nombreux lacs de cratère sur les volcans de la planète, mais très peu d’entre eux se trouvent sur des volcans basaltiques comme le Kilauea. Le cratère de l’Halema’uma’u, qui s’est effondré lors de l’éruption de 2018, est si profond (environ 500 m) que le plancher se trouve en dessous de la nappe phréatique. En tant que tel, il offre au HVO une fenêtre unique sur une partie du volcan normalement invisible.
Les eaux souterraines n’ont pas rempli tout de suite le cratère de l’Halema’uma’u. C’est normal car il faut du temps pour que l’eau pénètre lentement à travers les pores et les fissures de la roche environnante, et aussi parce que la chaleur du volcan peut faire s’évaporer les eaux souterraines comme elle le fait avec les eaux de surface. Avec le temps, les eaux souterraines ont réussi à se frayer un chemin et le sous-sol s’est refroidi suffisamment pour que l’eau puisse rester à l’état liquide. De la sorte, l’eau peut maintenant s’infiltrer dans le cratère qui continuera à se remplir jusqu’à ce qu’un point d’équilibre soit atteint.
Pendant les premiers mois, l’origine de cette eau est restée un mystère. Les scientifiques du HVO ne savaient pas si elle provenait des eaux souterraines, elles-mêmes alimentées par les précipitations, ou si elle provenait de la condensation de la vapeur d’eau émise par le         magma. La réponse a été apportée par les missions d’échantillonnage à l’aide du drone. L’analyse des isotopes a indiqué que l’eau était d’origine météorique, et provenait donc des précipitations. Alors qu’une petite quantité de pluie tombe directement dans le cratère de l’Halema’uma’u, la majeure partie de l’eau provient des eaux souterraines (des précipitations qui ont percolé à travers le sol) qui s’infiltrent jusqu’au niveau où la nappe phréatique rencontre le cratère.
Avec le temps, les minéraux et les gaz volcaniques se dissolvent dans l’eau et la chimie du lac évolue. Au début, lorsque le lac s’est formé, l’eau était de couleur bleu-vert clair, une couleur que l’on peut encore voir dans certaines zones du lac où l’apport d’eau est le plus important. La surface du lac montre aujourd’hui surtout des nuances d’orange et de marron, probablement en raison des minéraux sulfatés dissous qui sont riches en fer. L’eau n’est pas brassée uniformément et des poches de couleurs, de chimie et de température différentes circulent à l’intérieur du lac.
En plus d’être rare en raison de son existence même, ce lac montre la particularité d’avoir une faible acidité, avec un pH d’environ 4,0, tandis que la plupart des lacs volcaniques sont soit fortement acides (comme le Kawah Ijen en Indonésie, dont le pH est voisin de 0), soit fortement alcalins. A titre de comparaison, le jus d’orange est également légèrement acide avec un pH de 3,5. Il se peut que l’acidité de l’eau soit modérée à ce stade précoce du développement du lac et qu’elle augmentera par la suite.
Au bout d’une année d’existence, le lac couvre désormais une superficie de plus de 2,5 hectares et atteint une profondeur de plus de 40 m.
Source: USGS / HVO.

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July 25th, 2020 was the first anniversary of the water pond that appeared on that same day of 2019 at the bottom of Halema‘uma‘u at the summit of Kilauea Volcano. Over the past twelve months, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) has watched this surprising body of water grow from a tiny pond into a real lake, the first ever observed within the Kilauea caldera in at least 200 years.

HVO closely monitors the lake using a variety of methods. Visual and thermal cameras track the lake’s surface colour and temperature. Colour is variable and the lake surface temperature is hot, usually between 70°C and 85°C. Laser rangefinder measurements track the surface level, which has risen steadily by about 75 centimetres each week. Moreover, two water-sampling missions have been flown using unoccupied aircraft systems.

Crater lakes occur at volcanoes around the world, but very few of those crater lakes occur at basaltic volcanoes like Kilauea. Halema‘uma‘u, which collapsed and deepened during Kilauea’s 2018 eruption, is so deep (about 500 m) that the bottom is actually below the local water table, providing HVO with a unique window into a realm that is normally hidden from direct view.

Groundwater did not rush in and fill the crater immediately because it takes time for water to squeeze through the pores and cracks of the surrounding rock, and because volcanic heat can evaporate groundwater just as it does surface water. With time, the surrounding groundwater slowly squeezed through the voids, and the subsurface cooled enough for water to be able to remain in liquid form and accumulate within this newly exposed subaerial space. Water will continue to flow into the crater, and the lake will continue to get deeper until a point of equilibrium is reached.

For the first few months, the source of the water was not known. HVO scientists did not know whether it came from groundwater, in turn, fed by rainfall, orif it came from the condensation of water vapour released directly from magma. Thee answer was brought by the water sampling missions. Analysis of the isotopes in the water indicated that it was meteoric in origin, meaning that it originally came from rainfall. While a small amount of rain falls directly into the crater, most of the water is coming from groundwater (that started off as rainfall that percolated into the ground) seeping in where the water table intersects the crater.

With time, minerals and volcanic gases dissolve into the water and the lake’s chemistry changes. When the lake first formed it was light blue-green in colour, a colour that is still seen in parts of the lake where there is a higher influx. The surface water is mostly shades of orange and brown now, likely due to dissolved iron-rich sulfate minerals. The water within the lake is not uniformly mixed, and cells of water with different colours, chemistry and temperature are seen to circulate.

Besides being uncommon because of its very existence, this lake is unique in that it is only mildly acidic, with a pH of about 4.0, while most volcanic lakes are either strongly acidic or strongly alkaline. For reference, orange juice is also mildly acidic with a pH of 3.5. The water’s acidity is likely to be moderated at this early stage of development, and it may become more acidic in the future.

Following a year of steady growth, the lake now covers an area of more than 2.5 hectares and reaches a depth of more than 40 m.

Source: USGS / HVO.

Graphique montrant l’évolution du niveau de l’eau dans le lac au cours de l’année écoulée. Les mesures par télémètre laser ont été effectuées 2 à 3 fois par semaine. Les photos permettent de comparer le lac entre le 27 août 2019, alors qu’il avait une profondeur d’environ 7 mètres, et le 7 juillet 2020, jour où il présentait une profondeur d’environ 40 mètres. (Source: USGS).

Certains semblent se réveiller…enfin !

Suite à l’épisode de très forte chaleur qui affecte actuellement la France, la chaîne de radio France Info a diffusé sur son site web les propos de Robert Vautard, directeur de l’Institut Pierre Simon Laplace des sciences du climat.

Monsieur Vautard déclare à propos de l’épisode de chaleur : « Il va falloir s’y habituer. Depuis 2015, on a en France une vague de chaleur exceptionnelle tous les ans, ce n’était pas du tout le cas avant. » Il ajoute que si les températures dépassent les 40 degrés dans le sud-ouest cette semaine, « l’année dernière, nous avions battu ces records d’assez loin, avec 46°C à Nîmes et 43°C en région parisienne. » Il explique ensuite que toute la planète est concernée par les températures extrêmes. Selon lui, c’est probablement dans la région du Golfe Persique que les températures sont les plus fortes et seront les plus fortes dans le futur. On attend des températures dépassant 55 ou 60°C vers la fin du siècle dans cette région qui deviendra tout à fait inhabitable.

L’interview se conclut à propos des régions polaires : « On a vu il y a quelques jours des températures extrêmes dans l’Arctique, avec 20 degrés. On a aujourd’hui la démonstration, la certitude mathématique que ces pics de chaleur sont liés au dérèglement climatique. Il y a encore des incertitudes sur les modèles, mais on n’a plus aucun doute sur l’origine de ces vagues de chaleur. »

 

J’aimerais rappeler à Monsieur Vautard que le réchauffement climatique auquel nous sommes confrontés n’est pas un phénomène qui a débuté il y a 4 ou 5 ans. Le point de basculement se situe dans les années 1970, période où les glaciers ont montré, par leur recul rapide, qu’il se passait quelque chose et qu’il faudrait s’en préoccuper. Il est étonnant de constater que ce sont seulement les derniers pics de chaleur intense de 2019 et 2020  qui semblent éveiller la conscience de ce scientifique.

De plus, ce qui m’inquiète le plus, ce ne sont pas les pics de chaleur à venir dans le Golfe Persique. S’en inquiéter, c’est un peu comme si on s’inquiétait des records de chaleur dans la Vallée de la Mort, même si les intérêts économiques ne sont pas les mêmes dans ces deux régions du globe. Les très fortes chaleurs sont habituelles au Moyen-Orient.

La hausse spectaculaire des températures dans l’Arctique est beaucoup plus inquiétante. Je fais partie de ceux qui lancent des alertes depuis plusieurs années car j’ai eu l’occasion d’assister, de mes propres yeux ; à une catastrophe annoncée. Ce qui se passe en ce moment en Sibérie (hausse des températures, incendies, dégel du permafrost, etc.) est un désastre écologique non seulement pour la Russie, mais pour la planète entière car les conséquences vont se payer cash.

La certitude concernant les réchauffement climatique n’est pas une découverte récente, comme le sous-entendent les propos du directeur de l’Institut Pierre Simon Laplace  Subissant des pressions gouvernementales, les scientifiques ont mis beaucoup de temps – trop de temps à mon goût – à l’admettre officiellement. Ce n’est pas d’hier que les concentrations de CO2 dans l’atmosphère atteignent des sommets. La courbe de Keeling est là pour le prouver. Etrangement, la progression des concentrations de dioxyde de carbone est parallèle à la hausse globale des températures. …

Les incendies en Sibérie vus depuis l’espace le 30 juin 2020 (Satellite Copernicus Sentinel -2)

Méthane (2) : des fuites en Antarctique // Methane (2) : leaks in Antarctica

Des scientifiques ont, pour la première fois, découvert une fuite active de méthane sur le plancher océanique de l’Antarctique. C’est une mauvaise nouvelle car, comme je l’ai indiqué dans ma note à propos du Canada, le méthane est un puissant gaz à effet de serre susceptible d’accélérer le réchauffement climatique. On sait que le méthane contribue au réchauffement de la planète plus efficacement que le dioxyde de carbone, bien que sa durée de vie soit plus courte. L’étude a été publiée dans les Proceedings de la Royal Society.
Le risque de fuite de méthane sous la glace inquiète les scientifiques depuis longtemps. Ils expliquent que certains micro-organismes pourraient réduire les quantités de gaz émises en le consommant avant qu’il soit rejeté dans l’atmosphère. Cependant, la quantité consommée serait trop faible pour empêcher le méthane de contribuer au réchauffement de l’atmosphère.
L’étude indique que la fuite de méthane a été découverte pour la première fois en 2011 et qu’il a fallu cinq ans pour que se développent sur le site les micro-organismes censés filtrer le gaz. Les chercheurs ont découvert que le méthane continue à s’échapper dans l’atmosphère malgré leur présence. Un océanographe de l’Université de l’Oregon indique que les premiers microbes à se développer appartenaient à une souche inattendue dans la région, et qu ‘« il faudra peut-être cinq à dix ans avant qu’ils prolifèrent suffisamment pour s’adapter totalement à leur environnement et commencer à consommer du méthane».
De grandes quantités de méthane sont stockées sous la glace de mer ; elles représentent probablement jusqu’à un quart du méthane d’origine marine sur Terre. Les scientifiques ont longtemps mis en garde contre l’impact que pourrait avoir des fuites de méthane. La NASA a expliqué en 2018 que la fonte de la glace dans l’Arctique pourrait libérer des gaz comme le méthane, et contribuer au réchauffement climatique beaucoup plus rapidement que le prévoyaient les projections climatiques.
Les émissions de méthane stocké sous la glace sont également considérées comme l’un des points critiques du changement climatique, et un facteur déterminant permettant de savoir si la hausse des températures peut être arrêtée ou inversée.

Jusqu’à présent, aucune fuite active de méthane n’avait été enregistrée en Antarctique. Les chercheurs font remarquer que, dans le cas présent, le gaz ne semblait pas avoir été libéré en raison du réchauffement climatique. En effet, la Mer de Ross, où la fuite a eu lieu, n’a pas connu une hausse de température significative. Ils ajoutent : « La véritable source de ce méthane reste inconnue. »
Selon les chercheurs, cette étude permettra d’en savoir plus sur la manière dont le méthane est consommé par les micro-organismes avant de s’échapper dans l’atmosphère en Antarctique. En particulier, une meilleure compréhension du fonctionnement des micro-organismes permettra aux chercheurs d’étudier les émissions de méthane au niveau des océans à la suite de la hausse des températures. L’étude montre que l’évolution des micro-organismes «peut avoir un impact que l’on n’imagine pas sur les émissions de gaz à effet de serre par les réservoirs de méthane océaniques. […] La précision des futurs modèles climatiques pourrait être améliorée si l’on prend en compte le temps nécessaire aux communautés microbiennes pour réagir à de nouvelles émissions de méthane. »
Source: Business Insider.

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Scientists have, for the first time, discovered the first active leak of methane gas from the sea floor in Antarctica. This is bad news because, as I explained in my post about Canada, methane is a powerful greenhouse gas likely to accelerate global warming. The study was published in the Proceedings of the Royal Society.

Methane is known to warm the planet much more than carbon dioxide does, although its lifetime is shorter.

The risk of it leaking from under the ice has long concerned scientists, who say that some microorganisms could reduce the emitted quantities by consuming the gas before it is released into the atmosphere. However the consumed quantity is too small to prevent methane from contributing to the warming of the atmosphere.

The report said the methane leak was first discovered in 2011, and that it took five years for the microorganisms that help filter away the gas to develop at the site. The researchers found that methane is still escaping despite their presence. An oceanographer at Oregon State University indicates that the first microbes to grow in the area were of an unexpected strain, and that « it may be five to 10 years before a community becomes fully adapted and starts consuming methane. »

Vast amounts of methane are stored under sea ice, probably as much as a quarter of Earth’s marine methane. Scientists have long warned about the impact on the planet if methane leaks. NASA warned in 2018 that the thawing of ice in the Arctic could release gases like methane, contributing to an extremely fast global warming that was not taken into account in climate projections.

The release of methane from ice is also considered one of the tipping points in climate change, where the effects of rising temperatures cannot be stopped or reversed. However, until now, no active leak of methane had been recorded in Antarctica. The researchers noted that, in this case, the gas did not appear to have been released as a result of global warming. Indeed, the Ross Sea, where the leak took place, has not warmed in a significant way. « The ultimate source of this methane remains unknown, » they said.

The report said that the study would deepen the scientists’ understanding of the way methane is consumed and released in Antarctica, about which very little was known before. In particular, better understanding how the microorganisms work will inform how researchers understand the release of methane into oceans as the result of rising temperatures. The study shows that the way microorganisms change and develop « may have an unrealized impact on greenhouse gas emission from marine methane reservoirs. […] The accuracy of future global climate models may be improved by considering the time it will take for microbial communities to respond to novel methane input. »

 Source: Business Insider.

Photo : C. Grandpey