Catégorie : Environnement

Les secrets des carottes de glace // The secrets of ice cores

Une carotte de glace vieille de 2,7 millions d’années a été prélevée en Antarctique. Cette carotte et les bulles d’air qu’elle renferme racontent beaucoup de choses sur l’histoire du climat terrestre et pourraient même révéler ce qui a provoqué les âges de glace. La carotte est la seule de son genre à pouvoir révéler à quoi ressemblait l’atmosphère terrestre à cette époque reculée.
La carotte montre que le niveau de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère au moment où elle s’est formée était inférieur à 300 parties par million. Actuellement, ce niveau est supérieur à 400 ppm (voir la courbe de Keeling ci-dessous) et ce nombre est en hausse constante. Le niveau de CO2 a toujours montré des tendances cycliques, mais depuis l’époque industrielle, il ene cesse de grimper, ce qui aboutit aujourd’hui à des niveaux sans précédent.
Grâce aux carottes de glace, les climatologues peuvent connaître l’atmosphère des années passées. Après avoir prélevé de fines carottes dans les glaciers et les icebergs, les scientifiques analysent les bulles d’air piégées dans ces échantillons. La composition des bulles révèle la composition de l’air au moment où il a été piégé et au moment où la carotte s’est formée.
Pour extraire l’air des carottes de glace, les scientifiques peuvent écraser la carotte ou la faire fondre sous vide afin que l’air qu’elle contient ne soit pas contaminé avant l’analyse. La carotte est ensuite examinée à l’aide d’instruments de haute technologie qui analysent les niveaux de pollution en contrôlant les sulfates, les aérosols de métaux et les gaz. Selon la NOAA, le type d’isotope d’oxygène contenu dans la carotte peut également révéler la température de la Terre au moment où la carotte s’est formée.
La carotte vieille de 2,7 millions d’années n’a pas été prélevée très profondément dans la «glace bleue» qui est fréquemment ignorée lors de la collecte d’échantillons de glace. Cette glace bleue est le résultat de la chute de neige sur la glace formée et de sa compression. La glace n’est pas vraiment bleue; La couleur provient des courtes longueurs d’ondes de la diffusion de la lumière et plus la lumière se déplace dans la glace, plus elle est bleue.
Les chercheurs de l’Université de Princeton qui ont prélevé la carotte de glace espèrent retourner dans la zone qui a été forée dans l’espoir de trouver des glaces encore plus anciennes qui leur permettront d’effectuer de nouvelles recherches dans les années à venir.
Source: Science Magazine.

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A 2.7 million-year-old ice core has been collected in Antarctica. The core’s age and the air bubbles it contains reveal a lot about the Earth’s climate history and possibly reveal what caused the Ice Ages. The core is the only of its kind that can reveal what the atmosphere on Earth was like so long ago.

This specific core shows that the level of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere at the time it was formed was no greater than 300 parts per million.. Currently the Earth’s atmosphere is at more than 400 ppm (see Keeling Curve below), a number that is increasing. Levels of CO2 have always shown some cyclical trends, but since the industrial era CO2 levels have spiked leading to unprecedented levels never recorded.

Ice cores are a key means by which climate scientists learn about the atmosphere of years past. By removing thin ice cores from glaciers and icebergs scientists then test the air bubbles trapped in those cores. The composition of the bubbles reveal what the air was like around the time it was trapped and the core was formed.

To extract the air from the cores scientists can crush the core or melt it in a vacuum so no other air contaminates it before testing. The core then goes through sophisticated instruments that measure levels of pollution by checking for sulfates, metals aerosols and any gases. According to NOAA, the type of oxygen isotope found in the core can also reveal what the temperature on Earth was like when the core formed.

The 2.7 million year old core was found not very deep down in “blue ice” which is frequently ignored when looking for ice cores. That blue ice is the result of snow falling on formed ice and compressing down. The ice is not actually blue; the colour comes from the short wavelengths of light scattering and the further the light travels in the ice the bluer it looks.

The researchers from Princeton University who found the core are hoping to return to the area where it was drilled to find possibly even older ice for further research in the future.

Source : Science Magazine.

Ce graphique de la NASA montre les niveaux de CO2 dans des carottes de glace au coours des 400 000 dernères années.

Courbe de Keeling montrant les concentrations de CO2 dans l’atmosphère au cours des 800 000 dernières années. Depuis 1958, la courbe se réfère aux mesures en continu effectuées à l’observatoire du Mauna Loa à Hawaii. Les données antérieures s’appuient sur les carottes de glace. On remarquera que la concentration actuelle de CO2 est supérieure à 405 ppm.

 

La NASA peut-elle empêcher les super éruptions ? // Can NASA prevent super eruptions ?

On a recensé une vingtaine de super volcans sur terre, avec des éruptions majeures qui se produisent en moyenne une fois tous les 100 000 ans. Si une telle éruption se produisait aujourd’hui, l’une des plus grandes conséquences serait la famine, avec un long hiver volcanique qui pourrait empêcher notre civilisation d’avoir suffisamment de vivres pour nourrir la population actuelle. En 2012, les Nations Unies ont estimé à 74 jours les réserves alimentaires dans le monde.
Lorsque les scientifiques de la NASA ont étudié le problème, ils ont conclu que la solution la plus logique serait simplement de « refroidir » un super volcan. Un volcan de la taille de Yellowstone est avant tout un gigantesque générateur de chaleur, l’équivalent de six centrales industrielles. Yellowstone laisse échapper actuellement dans l’atmosphère environ 60 à 70% de la chaleur stockée dans les profondeurs, via l’eau qui s’infiltre dans la chambre magmatique par des fissures. Le reste s’accumule à l’intérieur du magma, ce qui lui permet de dissoudre de plus en plus de gaz volatils et de roches environnantes. Une fois que cette chaleur atteint un certain seuil, une éruption explosive est inévitable.
Les scientifiques de la NASA pensent que si une grande partie de cette chaleur pouvait être extraite, le super volcan n’entrerait jamais en éruption. Ils estiment que si une augmentation de 35% du transfert de chaleur pouvait être obtenue à partir de sa chambre magmatique, Yellowstone ne constituerait plus une menace. La seule question est de savoir quelle est la solution pour y parvenir.

Une solution serait d’augmenter la quantité d’eau à l’intérieur du super volcan, mais il sera probablement impossible de convaincre les hommes politiques de cautionner une telle initiative. Construire un grand aqueduc dans une région montagneuse serait à la fois coûteux et difficile et la population n’accepterait pas que l’eau soit utilisée de cette façon. On manque d’eau potable partout dans le monde et un tel projet consistant à utiliser de l’eau pour refroidir un super volcan serait forcément très controversé.
Au lieu de cela, la NASA a imaginé un plan très différent. La solution la plus envisageable serait de forer jusqu’à 10 km de profondeur à l’intérieur du super volcan et d’injecter de l’eau à haute pression. En circulant, l’eau remonterait à une température d’environ 350°C, tout en extrayant lentement, jour après jour, la chaleur du volcan. Un tel projet, dont le coût atteindrait environ 3,46 milliards de dollars, pourrait décider les hommes politiques à risquer un tel investissement. Yellowstone laisse échapper actuellement environ 6GW sous forme de chaleur. Avec un tel forage, cette chaleur pourrait être utilisée dans une centrale géothermique qui génèrerait de l’énergie électrique à un prix extrêmement compétitifs estimé à environ 0,10 dollars par kWh. Au final, en forant un peu plus profondément, on aurait rapidement un retour sur investissement et une électricité qui pourrait alimenter la région autour du super volcan pendant une période de plusieurs dizaines de milliers d’années. L’avantage sur le long terme est que l’on empêche une éruption du super volcan qui serait un désastre pour l’humanité. Toutefois, le forage à l’intérieur d’un super volcan n’est pas sans risques et pourrait déclencher l’éruption que l’on veut éviter à tout prix !
Une autre solution serait de démarrer le forage en dehors des limites du Parc National de Yellowstone et d’extraire la chaleur de la partie inférieure de la chambre magmatique. De cette façon, on empêche la chaleur qui vient d’en bas d’atteindre le haut de la chambre, là même où se trouve la véritable menace. Cependant, ceux qui défendent un tel projet ne verront jamais si c’est une réussite au cours de leur vie. Le refroidissement de Yellowstone de cette manière interviendrait à raison d’un mètre par an et il faudrait donc des dizaines de milliers d’années pour que la roche soit refroidie.
Même si ce dernier projet semble peu réaliste, il mérite réflexion et pourrait faire partie des solutions pour éviter une catastrophe. Un tel plan pourrait être appliqué à tous les super volcans actifs de la planète et les scientifiques de la NASA espèrent que leurs idées encourageront une discussion scientifique et un débat pour s’attaquer à cette menace.
Source: La BBC.

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There are around 20 known supervolcanoes on Earth, with major eruptions occurring on average once every 100,000 years. One of the greatest threats an eruption may pose is thought to be starvation, with a prolonged volcanic winter potentially prohibiting civilisation from having enough food for the current population. In 2012, the United Nations estimated that food reserves worldwide would last 74 days.

When NASA scientists came to consider the problem, they found that the most logical solution could simply be to cool a supervolcano down. A volcano the size of Yellowstone is essentially a gigantic heat generator, equivalent to six industrial power plants. Yellowstone currently leaks about 60-70% of the heat coming up from below into the atmosphere, via water which seeps into the magma chamber through cracks. The remainder builds up inside the magma, enabling it to dissolve more and more volatile gases and surrounding rocks. Once this heat reaches a certain threshold, then an explosive eruption is inevitable.

But if more of the heat could be extracted, then the supervolcano would never erupt. NASA estimates that if a 35% increase in heat transfer could be achieved from its magma chamber, Yellowstone would no longer pose a threat. The only question is how to proceed.

One possibility is to simply increase the amount of water in the supervolcano. But from a practical perspective, it would likely be impossible to convince politicians to sanction such an initiative. Building a big aqueduct uphill into a mountainous region would be both costly and difficult, and people do not want their water spent that way. People are desperate for water all over the world and so a major infrastructure project, where the only way the water is used is to cool down a supervolcano, would be very controversial.

Instead NASA have conceived a very different plan. They believe the most viable solution could be to drill up to 10 km down into the super volcano, and pump down water at high pressure. The circulating water would return at a temperature of around 350°C, thus slowly day by day extracting heat from the volcano. And while such a project would come at an estimated cost of around 3.46 billion dollars, it could convince politicians to make the investment. Yellowstone currently leaks around 6GW in heat. Through drilling in this way, it could be used to create a geothermal plant which generates electric power at extremely competitive prices of around $0.10/kWh. In the end, by drilling somewhat deeper, you would pay back your initial investment and get electricity which can power the surrounding area for a period of potentially tens of thousands of years. And the long-term benefit is that you prevent a future supervolcano eruption which would devastate humanity. But drilling into a supervolcano does not come without certain risks. Namely triggering the eruption you are intending to prevent.

Instead, the idea is to drill in starting outside the boundaries of Yellowstone National Park, and extracting the heat from the underside of the magma chamber. This way you are preventing the heat coming up from below from ever reaching the top of the chamber which is where the real threat arises. However those who instigate such a project will never see it to completion, or even have an idea whether it might be successful within their lifetime. Cooling Yellowstone in this manner would happen at a rate of one metre a year, taking of the order of tens of thousands of years until just cold rock was left.

But to prevent a catastrophe, such long-term thinking and planning may be the only choice. Such a plan could be potentially applied to every active supervolcano on the planet, and NASA’s scientists are hoping that their blueprints will encourage more practical scientific discussion and debate for tackling the threat.

Source : The BBC.

Cette coupe sud-ouest / nord-est sous Yellowstone a été obtenue grâce à l’imagerie sismique. (Source: University of Utah)

Un forage à Yellowstone, n’est-ce pas jouer avec le feu et risquer de saccager un site d’une beauté exceptionnelle? (Photo: C. Grandpey)

 

 

Les feux de forêts au Canada font fondre la banquise // Wildfires in Canada are melting the ice sheet

Les forêts canadiennes sont en feu, avec 9000 km2 ravagés par les flammes depuis le début de l’année 2017 en Colombie-Britannique. Ces incendies, ainsi que d’autres au Yukon et dans les Territoires du Nord-Ouest ont envoyé de la fumée dans l’atmosphère, parfois jusqu’à 13 kilomètres de hauteur.
Une fois dans l’atmosphère, cette fumée forme une couverture si épaisse qu’elle fait disparaître le soleil dans le nord du Canada. Elle se dirige ensuite vers l’Arctique où elle est susceptible d’accélérer la fonte de la glace en mer et sur terre.
Selon la NASA, la fumée a établi un record d’épaisseur cette année et a été particulièrement dense dans les provinces des Territoires du Nord-Ouest, du Yukon et du Nunavut.
Selon l’Observatoire Terrestre de la NASA, il y a en ce moment une énorme quantité d’aérosols dans l’air. Les aérosols sont de petites particules, telles que la suie ou la cendre volcanique, qui renvoient la lumière du soleil. Le 15 août 2017, l’Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS) à bord du satellite Suomi NPP a enregistré des valeurs d’indice aérosol jusqu’à 49,7. C’est plus de 15 points au-dessus du record précédent établi en 2006 par des incendies en Australie. D’autres records d’indice aérosol ont également été enregistrés les 13 et 14 août. Bien que le satellite Suomi NPP soit relativement récent, l’indice aérosol par satellite remonte au satellite Nimbus-7 en 1978, ce qui permet aux scientifiques de comparer les données sur une longue période.
Selon la NASA, le Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), radiomètre infrarouge à bord du satellite Suomi NPP, a détecté une fumée particulièrement dense qui obscurcissait une vaste zone du nord du Canada à partir du 15 août 2017.
Une autre image satellite, en provenance du satellite Aqua, montre un nuage de fumée au nord des zones situées près du lac Athabasca. Les feux de forêts en Colombie-Britannique ont été suffisamment intenses pour produire de nombreux pyrocumulus semblables aux cumulonimbus qui se développent pendant les orages. De tels nuages ​​peuvent propulser la fumée très haut dans l’atmosphère, jusque dans la stratosphère où elle peut rester pendant des jours ou plus.
Les incendies canadiens sont inquiétants pour plusieurs raisons. Tout d’abord, ils signalent la transition vers un avenir où il y aura de plus en plus de feux de forêts dans le Grand Nord, car le changement climatique rend les conditions plus propices à de tels phénomènes. Ensuite, ils sont idéalement situés pour envoyer directement la fumée vers la glace de mer arctique et la calotte glaciaire du Groenland, particulièrement vulnérables en ce moment. En plus de perturber l’équilibre thermique de l’atmosphère, la fumée dépose des particules de suie de couleur sombre sur la glace, ce qui accélère sa fonte en abaissant le pouvoir réfléchissant de la glace et en lui faisant absorber davantage les rayons du soleil.
Des études ont lié le nombre croissant d’incendies de forêts dans certaines régions du Canada et des États-Unis au réchauffement climatique. En fait, selon une étude publiée en 2013, le nombre d’incendies dans les forêts boréales, entre l’Alaska et le Canada d’une part, et entre la Scandinavie et la Russie d’autre part, est le plus important jamais enregistré au cours des 10 derniers millénaires.
Source: Mashable.com.

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Forests in Canada are ablaze, with 2.2 million acres going up in flames so far this year in British Columbia alone. These fires, and others in the Yukon and Northwest Territories, have been belching smoke into the air, in some cases up to 13 kilometres high.

Once in the atmosphere, weather patterns are causing the wildfire smoke to converge into a blanket so thick it’s blotting out the sun across northern Canada. This smoke is working its way to the high Arctic, where it could speed up the melting of sea and land ice.

According to NASA, the smoke has set a record for its thickness, and has been especially dense across the Northwest Territories, Yukon, and Nunavut provinces.

According to NASA’s Earth Observatory, there is a huge quantity of aerosols in the air. Aerosols are small particles, such as soot or volcanic ash,  that reflect incoming sunlight. On August 15th 2017, the Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS) on the Suomi NPP satellite recorded aerosol index values as high as 49.7. This was more than 15 points higher than the previous record, which was set in 2006 by fires in Australia. Aerosol index records were also set on August 13th and 14th. Although the Suomi NPP satellite is quite new, the satellite aerosol index dates back to the Nimbus-7 satellite in 1978, giving scientists a longer data set.

According to NASA, the Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) on the Suomi NPP satellite captured particularly heavy smoke obscuring a wide swath of northern Canada as of August 15th, 2017.

Another satellite image, from the Aqua satellite, shows smoke billowing north from areas near Lake Athabasca. The fires in British Columbia were intense enough to produce numerous pyrocumulus clouds that tower into the sky, resembling thunderstorms. Such clouds can vault smoke high into the atmosphere, all the way to the stratosphere, where it can linger for days or longer.

The Canadian fires are important for several reasons. First, they signal the transition to a more combustible future in the Far North, as climate change makes conditions more conducive to large wildfires. Second, they are ideally located to directly feed smoke toward vulnerable Arctic sea ice and the Greenland Ice Sheet. In addition to altering the heat balance of the atmosphere, the smoke can deposit dark soot particles on the ice, which hastens melting by lowering the reflectivity of the ice and causing it to absorb more incoming sunlight.

Studies have tied the increasing number of large fires in parts of Canada and the U.S. to global warming. In fact, the level of fire activity across the boreal forests, which stretch from Alaska to Canada and around the top of the world to Scandinavia and Russia, is unprecedented in the past 10,000 years, according to a study published in 2013.

Source: Mashable.com.

Concentrations d’aérosols au Canada entre le 10 et le 15 août 2017

(Source : NASA)

 

Le Groenland brûle // Greenland is burning

Le Groenland est en train de brûler. Pas dans sa totalité, mais plusieurs incendies de forêt de grande ampleur affectent actuellement l’ouest du pays, près de la ville de Kangerlussuaq, camp de base pour les chercheurs qui étudient la calotte glaciaire de l’île. Ces incendies ont surpris les chercheurs qui ne sont habitués à voir des feux d’une telle ampleur dans la région.
Au début, les scientifiques ont pensé que des traces de fumée visibles dans les données satellitaires étaient des anomalies dans les données, mais en y regardant mieux, ils ont réalisé que la région était en train de brûler.
Les incendies ont commencé le 31 juillet 2017 et restent virulents. Les chercheurs pensent que le feu est alimenté par la tourbe, un sol riche en matière organique que l’on rencontre dans les latitudes septentrionales et qui peut brûler très longtemps en s’autoalimentant.. Outre la tourbe, seules les graminées et les roches constituent le paysage dans cette région. Le plus vaste des incendies couvre une superficie de 1 300 hectares, le plus important jamais observé sur l’île.
Il ne fait guère de doute que le changement climatique a contribué à déclencher ces incendies. Les recherches montrent que la hausse des températures provoquée par les activités humaines a déjà entraîné la fonte du pergélisol dans le Groenland occidental. La pluie s’est faite rare cet été et les températures ont été plus chaudes que la moyenne (atteignant parfois 20°C) , ce qui a asséché le sol et l’herbe et préparé un terrain favorable aux incendies.
On ne sait pas vraiment comment le feu a commencé. Il a pu être déclenché par des personnes qui campaient ou conduisaient des véhicules tout terrain dans la région. L’étincelle initiale peut également avoir au la foudre comme origine. En effet, la hausse des températures dans l’Arctique génère aujourd’hui plus d’éclairs dans les forêts boréales du Canada et de l’Alaska. Bien que la zone concernée soit beaucoup plus au nord, elle se compose de toundra plus que de forêts au fur et à mesure que le climat se réchauffe et le Groenland connaîtra davantage d’orages et d’éclairs dans les années à venir.
Les chercheurs n’ont jamais vraiment étudié les éclairs ou les feux de forêt au Groenland car ils n’étaient pas fréquents. Cela va maintenant changer et les climatologues vont commencer à surveiller les incendies de forêts au Groenland.
Les archives scientifiques contiennent des études sur les feux de forêt au Groenland, mais ces événements n’avaient rien à voir avec l’ampleur des incendies actuels. Les rapports du passé détaillent les dépôts sur la calotte glaciaire de cendre en provenance de feux de forêts observés loin du Groenland. Les incendies comme ceux qui font rage en ce moment peuvent accélérer le réchauffement climatique de deux façons. D’une part, ils peuvent déposer une couche noire de suie à la surface de la glace du Groenland qui absorbera plus de chaleur et entraînera plus de fonte. Il ne faudrait pas oublier que la fonte du Groenland contribue et contribuera largement à la hausse du niveau des océans. D’autre part, les feux accéléreront les émissions de méthane, un puissant gaz à effet de serre normalement enfermé dans le permafrost.
Source: Presse américaine.

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Greenland is burning. Not all of it, but a cluster of large wildfires is currently spreading through western Greenland, near the town of Kangerlussuaq, a base camp for researchers studying the island’s ice sheets. The strange event has surprised researchers, who are unaccustomed to blazes of this size in the area.

At first, scientists thought traces of smoke in the satellite data from this region were anomalies in the data, but a closer look revealed that the area was burning.

The fires started on July 31st and are still going strong. Researchers suspect that the fire is fueled by peat, a dark soil rich in organic material found throughout the northern latitudes. Besides peat, only grasses and rocks make up the landscape in this region. The largest of these fires covers an area that is 1,300 hectares in size, and the blaze is likely the largest ever observed on the island.

Climate change has almost certainly contributed to this fire. Research shows that warming temperatures associated with human activities have already led to the melting and degradation of west Greenland’s permafrost. Rain has been sparse this summer, and temperatures have been warmer than average, drying out the soil and grass and setting the stage for the fire.

It’s unclear how the fire started. It may have been ignited by people camping or driving All Terrain Vehicles (ATVs) in this area. The initial spark may also have come from lightning. Indeed, warming temperatures in the Arctic are leading to more lightning strikes in the boreal forests of Canada and Alaska. Although this area is much farther north, and consists of tundra rather than forests, as the climate warms, Greenland will also experience more lightning strikes.

Researchers have never carefully tracked lightning strikes or wildfires in Greenland because neither occurrence was common. That will now chang and climatologists are going to start monitoring Greenland for wildfires.

The scientific record contains many studies involving wildfires in Greenland, but very few involve current conflagrations. Rather, they detail the deposition of char from forest fires far afield in the old layers of ice. Fires like the ones now raging may accelerate warming in two ways. They could deposit more dark soot on the surface of Greenland’s abundant ice, which will then absorb more heat, leading to more melting. The fires will also increase the release of methane, a potent greenhouse gas normally locked up in the permafrost.

Source : American newspapers.

Les incendies au Groenland au début du mois d’août.

Crédit photo: Agence Spatiale Européenne (ESA)

Tourbe arctique (Photo: C. Grandpey)