Catégorie : réchauffement climatique

Mauvaises nouvelles de l’Arctique // Bad news from the Arctic

Nous sommes à la fin octobre et deux phénomènes inquiètent les scientifiques dans l’Arctique.

En raison des températures élevées qui ont régné sur l’Arctique ces derniers mois, la glace de mer est en train d’enregistrer sa surface la plus réduite pour la saison depuis 1978, début de la surveillance satellitaire. Selon le National Snow and Ice Data Center (NSIDC), le 24 octobre 2020, la banquise s’étalait sur seulement 5,685 millions de kilomètres carrés.

La situation, qui empire chaque année, ne surprend pas vraiment les climatologues. Les quatorze dernières années ont été, sans exception, les pires années enregistrées parmi les quarante-trois années de données à la disposition des scientifiques.

Autre mauvaise nouvelle : pour la première fois depuis le début des relevés, la mer de Laptev en Sibérie n’a pas encore commencé à geler fin octobre. Ce retard du gel a été causé par une période de chaleur anormalement longue dans le nord de la Russie et par l’intrusion d’eaux plus chaudes en provenance de l’Atlantique, ce qui rompt la stratification habituelle entre les eaux profondes chaudes et la surface fraîche Les climatologues mettent en garde contre d’éventuels effets d’entraînement dans la région polaire.

La température de l’océan dans la région a récemment grimpé à plus de 5°C au-dessus de la moyenne, à la suite d’une vague de chaleur record et de la réduction inhabituellement précoce de la glace de mer de l’hiver dernier. Il y a en ce moment 4 millions de kilomètres carrés de glace de mer de moins que prévu par rapport aux années 1980. Il manque une superficie de glace équivalente à dix fois la taille de l’Allemagne.

Ce manque de glace de mer arctique va forcément avoir des conséquences pour le bilan énergétique de la Terre. Quand la région arctique est couverte de neige, elle devient la surface naturelle la plus brillante de la planète. Par effet albédo, elle renvoie vers l’espace environ 80 % du rayonnement solaire. En revanche, l’océan situé en dessous représente la surface la plus sombre de la planète et il absorbe 90 % du rayonnement solaire. En conséquence, les changements qui interviennent dans la couverture de glace de mer ont un impact important sur la quantité de lumière solaire absorbée par la planète et sur la vitesse à laquelle elle se réchauffe. Les scientifiques craignent que le retard du gel de la glace de mer amplifie la boucle de rétroaction qui accélère le déclin de la glace de mer.

Source : Presse scientifique.

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We are at the end of October and two phenomena are worrying scientists in the Arctic.
Due to the high temperatures that prevailed over the Arctic in recent months, the sea ice is registering its smallest surface area for the season since 1978, when satellite monitoring began. According to the National Snow and Ice Data Center (NSIDC), on October 24th, 2020, the sea ice spread over just 5.685 million square kilometres.
The situation, which gets worse every year, does not really come as a surprise to climatologists. The last fourteen years have been, without exception, the worst years on record of the forty-three years of data available to scientists.

More bad news: For the first time since surveys began, the Laptev Sea in Siberia has yet to start freezing in late October. The delay in freezing was caused by an unusually long period of heat in northern Russia and the intrusion of warmer Atlantic waters. Climatologists warn of possible ripple effects in the polar region.
Ocean temperatures in the region recently climbed more than 5 ° C above average, following a record-breaking heat wave and the unusually early decline in sea ice last winter . Global warming is also pushing milder Atlantic currents towards the Arctic and breaking the usual stratification between warm deep water and the cool surface, making it difficult for ice to form. There is currently 4 million square kilometers of sea ice less than expected compared to the 1980s. An area of ​​ice ten times the size of Germany is missing.

This lack of arctic sea ice will inevitably have consequences with the energy balance of the Earth. When the Arctic region is covered in snow, it becomes the brightest natural surface on the planet. By albedo effect, it reflects back to space about 80% of solar radiation. In contrast, the ocean below is the darkest surface on the planet and absorbs 90% of solar radiation. As a result, changes in sea ice cover have a significant impact on the amount of sunlight absorbed by the planet and the rate at which it heats up. Scientists fear that the delay in freezing sea ice amplifies the feedback loop that accelerates the decline of sea ice.
Source: Scientific press.

Océan Arctique et Mer de Laptev (Source : Wikipedia)

Photo : C. Grandpey

Des changements océaniques inquiétants // Disturbing ocean changes

Selon une nouvelle étude réalisée par un groupe de chercheurs de la University College de Londres (UCL) et publiée dans la revue Geophysical Research Letters, les changements intervenus dans la circulation océanique sont probablement en train de provoquer des changements dans les écosystèmes de l’Océan Atlantique jamais observés depuis 10 000 ans.

Le climat est resté assez stable au cours de l’Holocène, période de 12 000 ans qui a fait suite à la dernière période glaciaire. Il est généralement admis que cette stabilité climatique a permis à la civilisation humaine de se mettre en place. On pense que les principaux courants océaniques sont eux aussi restés relativement stables pendant l’Holocène. Ces courants ont des cycles naturels, qui affectent les sites où se trouvent les organismes marins comme le plancton, les poissons, les oiseaux de mer et les baleines.
Les effets du changement climatique sur l’océan sont de plus en plus visibles. Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, les récifs coralliens tropicaux sont en train de blanchir. Les océans s’acidifient car ils absorbent le carbone de l’atmosphère Certaines espèces de poissons comme le hareng ou le maquereau se déplacent vers les pôles. Personne ne sait vraiment à quoi ressemblera l’avenir.

Pour essayer de trouver une réponse à cette question, les chercheurs ont cherché des sites où ils étaient susceptibles de trouver des fossiles datant de l’ère industrielle, mais aussi de plusieurs milliers d’années en amont. Ils ont trouvé ce qu’ils cherchaient au sud de l’Islande, là où un important courant marin en eau profonde provoque l’accumulation de sédiments en grande quantité. Ils ont prélevé sur ce site des carottes de sédiments qui ont ensuite été lavées et tamisées pour faire ressortir des fossiles. Les sédiments les plus profonds contiennent les fossiles les plus anciens, tandis que les sédiments de surface contiennent des fossiles qui se sont déposés au cours des dernières années.
Les chercheurs ont commencé à échantillonner les différentes espèces de plancton fossile dans ces sédiments où elles se développent dans des conditions différentes. Ils ont en particulier examiné les foraminifères qui ont des coquilles de carbonate de calcium. Une récente étude a montré que la répartition la plus récente de foraminifères est différente de celle du début de l’ère industrielle. Cela prouve que le changement climatique a clairement eu un impact.
De la même façon, la théorie selon laquelle les courants océaniques modernes seraient semblables à ceux des deux derniers milliers d’années a été mise à mal par une étude de l’UCL publiée en 2018. Elle a montré que la circulation thermohaline était à son niveau le plus faible depuis 1500 ans. La nouvelle étude montre que la circulation de surface actuelle dans l’Atlantique Nord est différente de celle observée au cours des 10 000 dernières années, autrement dit la majeure partie de l’Holocène.
Les effets de cette modification de la circulation océanique sont visibles dans l’Atlantique Nord. Juste au sud de l’Islande, la réduction du nombre d’espèces de plancton d’eau froide et l’augmentation du nombre d’espèces d’eau chaude montre que les eaux chaudes ont remplacé les eaux froides riches en nutriments. Il est probable que ces changements ont également provoqué un déplacement vers le nord des principales espèces de poissons telles que le maquereau, ce qui pose déjà des problèmes car différentes nations se disputent les droits de pêche.
Plus au nord, d’autres preuves fossiles montrent qu’une plus grande quantité d’eau chaude en provenance de l’Atlantique a atteint l’Arctique, ce qui contribue probablement à la fonte de la glace de mer (voir mes précédentes notes sur ce sujet). Plus à l’ouest, un ralentissement de la circulation thermohaline signifie que les eaux ne se réchauffent pas autant que prévu, tandis que, encore plus à l’ouest, près des États-Unis et du Canada, les eaux chaudes du Gulf Stream semblent se déplacer vers le nord, ce qui aura des conséquences profondes sur les principales zones de pêche. Ces systèmes de circulation océaniques risquent fort de se trouver affectés lorsque l’Atlantique Nord deviendra moins salé. Le changement climatique peut provoquer un tel phénomène en augmentant les précipitations, la fonte des glaces et la quantité d’eau issue de l’Océan Arctique.

Les auteurs de l’étude ne savent pas ce qui a provoqué les changements dans la circulation océanique. Il semble toutefois que l’océan soit plus sensible au changement climatique actuel qu’on ne le pensait auparavant, et l’humanité devra s’adapter.
Source: The Conversation.

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According to a new study led by a research group at University College London (UCL) and published in the journal Geophysical Research Letters, changes in ocean circulation may have caused a shift in Atlantic Ocean ecosystems not seen for the past 10,000 years.

The climate has been quite stable over the Holocene, a 12,000-year period since the end of the last Ice Age. It is denerally admitted that this stability allowed human civilisation to really get going. The major ocean currents are also thought to have been relatively stable during the Holocene. These currents have natural cycles, which affect where marine organisms can be found, including plankton, fish, seabirds and whales.

Climate change in the ocean is becoming apparent. As I put it several times, tropical coral reefs are bleaching. The oceans becoming more acidic as they absorb carbon from the atmosphereSome fish species like herring or mackerel are moving towards the poles. Nobody really knows what the future will be like. To try and find an answer to this question, researchers had to look for places where seabed fossils not only covered the industrial era in detail, but also stretched back many thousands of years. They found the right patch of seabed just south of Iceland, where a major deep sea current causes sediment to pile up in huge quantities. There, they collected cores of sediment which were later washed and sieved to find fossils. The deepest sediment contains the oldest fossils, while the surface sediment contains fossils that were deposited within the past few years.

The researchers started counting the different species of tiny fossil plankton that can be found in such sediments. Different species like to live in different conditions. They looked at foraminifera which have shells of calcium carbonate. A recent global study showed that modern foraminifera distributions are different to the start of the industrial era. Climate change is clearly already having an impact.

Similarly, the view that modern ocean currents are like those of the past couple of thousand years was challenged by a UCL study released 2018, which showed that the overturning “conveyor belt” circulation was at its weakest for 1,500 years. The scientis’s new study builds on this picture and suggests that modern North Atlantic surface circulation is different to anything seen in the past 10,000 years which include most of the Holocene.

The effects of the unusual circulation can be found across the North Atlantic. Just south of Iceland, a reduction in the numbers of cold-water plankton species and an increase in the numbers of warm-water species shows that warm waters have replaced cold, nutrient-rich waters. It is likely that these changes have also led to a northward movement of key fish species such as mackerel, which is already causing problems as different nations vie for fishing rights.

Further north, other fossil evidence shows that more warm water has been reaching the Arctic from the Atlantic, likely contributing to melting sea ice (see my previous posts about this topic). Further west, a slowdown in the Atlantic conveyor circulation means that waters are not warming as much as we would expect, while furthest west close to the US and Canada the warm Gulf Stream seems to be shifting northwards which will have profound consequences for important fisheries.

One of the ways that these circulation systems can be affected is when the North Atlantic gets less salty. Climate change can cause this to happen by increasing rainfall, increasing ice melt, and increasing the amount of water coming out of the Arctic Ocean.

The authors of the study still do not know what has ultimately caused these changes in ocean circulation. But it does seem that the ocean is more sensitive to modern climate changes than previously thought, and mankind will have to adapt.

Source: The Conversation.

Circulation thermohaline globale et dans l’Atlantique (Source: GIEC).

Réchauffement climatique et stratification des océans // Climate change and ocean stratification

Vous ne vous en rendez pas compte quand vous faites trempette dans l’Océan Atlantique ou la Mer Méditerranée, mais les océans et les mers de la planète sont devenus plus stratifiés et plus stables au cours des dernières décennies à cause du réchauffement climatique.

Il faut savoir que les océans présentent une stratification verticale selon trois couches principales : 1) eaux de surface, 2) thermocline, et 3) eaux profondes. La thermocline est la couche d’eau qui organise la transition entre les deux autres couches.

L’augmentation de la stratification des océans est importante. D’une part, elle a des conséquences majeures pour la vie dans l’océan en réduisant les échanges de nutriments et d’oxygène. D’autre part, la stratification est une rétroaction positive qui risque en retour d’aggraver le réchauffement climatique.

Une nouvelle étude publiée dans  Nature Climate Change  montre que l’océan mondial est devenu plus stratifié, ce qui implique des différences de densité, avec une eau plus chaude, plus légère et moins salée qui se superpose à une eau plus lourde, plus froide et plus salée. Le mélange entre ces couches se produit lorsque la chaleur s’infiltre lentement plus profondément dans l’océan, phénomène qui se combine à l’action des courants, des vents et des marées. Le problème, c’est que plus la différence de densité entre les couches est grande, plus le mélange est lent et difficile et plus l’océan devient stratifié et stable.

La densité de l’eau de mer ne dépend pas seulement de la température ; elle dépend aussi de la salinité. L’eau douce est plus légère que l’eau salée, et la fonte des glaces entraîne une accumulation d’eau douce et légère à la surface, en particulier aux latitudes plus élevées.

Cette configuration stratifiée stable agit comme une barrière. Elle tend à empêcher le mélange avec des eaux froides plus profondes. Cela a donc un impact sur l’efficacité des échanges verticaux de chaleur, de carbone, d’oxygène et d’autres constituants.

La dernière étude montre que la stratification de l’océan a augmenté de 5,3% depuis 1960 pour les 2000 m supérieurs. De 1960 à 2018, les données IAP (Institute of Atmospheric Physics) montrent un renforcement de la stratification de 5 à 18% dans les 150 premiers mètres.

La stratification, cependant, n’a pas augmenté uniformément dans tous les bassins océaniques. La plus forte augmentation a été observée dans l’océan Austral (9,6%), suivi de l’océan Pacifique (5,9%), de l’océan Atlantique (4,6%) et de l’océan Indien (4,2%).

La modification de la stratification va avoir des conséquences importantes. En effet, avec une stratification accrue, la chaleur du réchauffement climatique ne peut pas pénétrer aussi facilement dans l’océan profond, ce qui contribue à augmenter la température de surface. Le phénomène réduit également la capacité de stockage du carbone dans l’océan, exacerbant le réchauffement climatique dans une boucle de rétroaction. L’eau de surface chaude n’absorbe pas le dioxyde de carbone aussi efficacement que l’eau froide et ne l’enfouit pas en profondeur.

Enfin, la stratification contrarie les échanges verticaux de nutriments et d’oxygène et impacte l’approvisionnement alimentaire de l’ensemble des écosystèmes marins. Les régions avec l’augmentation maximale de la stratification correspondent aux régions où la désoxygénation a été observée. Une eau plus chaude peut absorber moins d’oxygène, et l’oxygène qui est absorbé ne peut pas se mélanger aussi facilement avec les eaux océaniques plus froides du dessous. Plus de 80% du déclin mondial observé en oxygène des océans est associé à une stratification accrue et à un affaiblissement consécutif de la ventilation en eau profonde.

Source : Nature Climate Change, global-climat.

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You don’t realize it when you take a dip in the Atlantic Ocean or the Mediterranean Sea, but the oceans and seas of the planet have become more stratified and more stable in recent decades due to global warming.
It should be noted that the oceans have a vertical stratification according to three main layers: 1) surface water, 2) thermocline, and 3) deep water. The thermocline is the layer of water that organizes the transition between the other two layers.
The increase in ocean stratification is significant. On the one hand, it has major consequences for life in the ocean by reducing the exchange of nutrients and oxygen. On the other hand, stratification is positive feedback that in turn mau make global warming worse.
A new study published in Nature Climate Change shows that the global ocean has become more stratified, implying differences in density, with warmer, lighter and less salty water superimposed on heavier, colder and more salty water. The mixing between these layers occurs as heat slowly seeps deeper into the ocean, a phenomenon that combines with the action of currents, winds and tides. The problem is, the greater the difference in density between the layers, the slower and more difficult the mixing and the more layered and stable the ocean becomes.
The density of seawater is not just a function of temperature; it also depends on the salinity. Fresh water is lighter than salt water, and melting ice results in a buildup of fresh, light water on the surface, especially at higher latitudes.
This stable layered configuration acts as a barrier. It tends to prevent mixing with colder deeper waters. This therefore has an impact on the efficiency of the vertical exchanges of heat, carbon, oxygen and other constituents.
The latest study shows that ocean stratification has increased by 5.3% since 1960 for the top 2000 m. From 1960 to 2018, IAP (Institute of Atmospheric Physics) data shows an increase in stratification of 5 to 18% in the first 150 meters.
Stratification, however, did not increase uniformly in all ocean basins. The largest increase was observed in the Southern Ocean (9.6%), followed by the Pacific Ocean (5.9%), the Atlantic Ocean (4.6%) and the Indian Ocean ( 4.2%).
The modification of the stratification will have important consequences. This is because with increased stratification, the heat from global warming cannot penetrate as easily into the deep ocean, which helps to increase the surface temperature. The phenomenon also reduces carbon storage capacity in the ocean, exacerbating global warming in a feedback loop. Hot surface water does not absorb carbon dioxide as effectively as cold water and does not bury it deeply.
Finally, stratification thwarts the vertical exchange of nutrients and oxygen and impacts the food supply of all marine ecosystems. The regions with the maximum increase in stratification correspond to the regions where deoxygenation was observed. Warmer water can absorb less oxygen, and the oxygen that is absorbed cannot mix as easily with the cooler ocean waters below. More than 80% of the observed global decline in ocean oxygen is associated with increased stratification and the consequent weakening of ventilation in deep water.
Source: Nature Climate Change, global-climat.

Evolution de la stratification entre 0 et 2000 mètres de 1960 à 2018 (Source : Nature Climate Change)

Le protoxyde d’azote, un puissant gaz à effet de serre // N2O, a powerful greenhouse gas

Parmi les gaz à effet de serre qui contribuent à l’accélération actuelle du réchauffement climatique, les plus connus sont le dioxyde ce carbone (CO2) et le méthane (CH4). Un autre gaz, le protoxyde d’azote (N2O), est surtout connu pour être un gaz hilarant de plus en plus utilisé par les jeunes dans notre société, avec des risques d’asphyxie par manque d’oxygène, perte de connaissance, brûlure par le froid du gaz expulsé, désorientation, vertiges, chutes… En cas de consommation excessive, de sévères troubles neurologiques, hématologiques, psychiatriques ou cardiaques peuvent survenir. La consommation associée à d’autres produits (alcool, drogues) majore les risques.

En plus d’être un gaz hilarant, le protoxyde d’azote est le troisième plus important gaz à effet de serre après le CO2 et le CH4 ; il contribue environ à 6 % au forçage radiatif direct induit par les gaz à effet de serre. Ses émissions connaissent une augmentation bien plus forte que prévue.

Un rapport publié en 2013, mettait en garde sur les risques du NO2 pour la couche d’ozone. Jusqu’à présent, la destruction de la couche d’ozone était principalement due aux chlorofluorocarbones et autres produits chimiques halogénés. Or depuis le protocole de Montréal ; ces produits chimiques ont été largement encadrés. Le N2O, lui, ne figure pas dans ce protocole. D’après les estimations, ses émissions pourraient doubler d’ici 2050, avec des conséquences désastreuses pour la couche d’ozone et une contribution réelle à l’accélération  du changement climatique.

Les sources d’émission de N2O sont à la fois naturelles (océans, sols) et anthropiques : agriculture intensive (décomposition des engrais, déjections), combustion de la biomasse (feux de savane par exemple en Afrique), combustibles fossiles, procédés industriels chimiques (production d’acide nitrique et d’acide adipique), combustion des carburants pour l’aviation et aérosols.

Selon plusieurs institutions à travers l’Europe et les Etats-Unis, les pratiques agricoles ont fortement augmenté les émissions de protoxyde d’azote dans l’atmosphère depuis le début des années 2000 et plus particulièrement 2009. Ainsi, la production d’engrais azoté a été multipliée par 10 entre 1961 et 2017 passant de 11 millions de tonnes à 119 millions de tonnes, alors que la population mondiale n’a été multipliée que par 2,5. L’apport humain d’azote dans le sol, sous forme d’engrais, renforce l’effet de serre. Environ 60 % du protoxyde d’azote est émis via les champs fertilisés, fumiers et autres sources agricoles.

Dans un article publié dans Nature Climate Change, des scientifiques expliquent que les émissions de N2O ont augmenté plus rapidement au cours de la dernière décennie que ne l’estimait le GIEC. A côté de l’utilisation de plus en plus massive des engrais azotés, l’exploitation des combustibles fossiles et des agrocarburants (maintenant généralisés à la pompe) sont également des sources d’émissions de N2O.
L’étude publiée dans Nature Climate Change propose que les régions déjà excédentaires en azote limitent l’utilisation d’engrais azotés. C’est le cas de l’Asie de l’Est, où l’engrais azoté pourrait être utilisé plus efficacement sans réduire les rendements des cultures. En effet, quelque 60 % de l’azote contenu dans les engrais ne s’incorpore jamais aux plantes et est éliminé des racines pour ensuite contaminer les cours d’eau, les lacs, les nappes aquifères et les régions côtières par le processus d’eutrophisation.

Source : Presse scientifique internationale.

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Among the greenhouse gases that contribute to the current acceleration of global warming, the best known are carbon dioxide (CO2) and methane (CH4). Another gas, nitrous oxide (N2O), is best known for being a laughing gas more and more used by young people in our society, with the risk of suffocation from lack of oxygen, loss of consciousness, burns by the cold of the expelled gas, disorientation, dizziness, falls … In case of excessive consumption, severe neurological, hematological, psychiatric or cardiac disorders can occur. Consumption associated with other products (alcohol, drugs) increases the risks.
Besides being a laughing gas, nitrous oxide is the third most important greenhouse gas after CO2 and CH4; it contributes about 6% to the direct radiative forcing induced by greenhouse gases. Its emissions are increasing much faster than expected.
A report published in 2013 warned of the risks of NO2 for the ozone layer. Until now, the destruction of the ozone layer has been mainly due to chlorofluorocarbons and other halogenated chemicals. Now since the Montreal Protocol; these chemicals have been largely regulated. N2O is not included in this protocol. Its emissions are estimated to double by 2050, with disastrous consequences for the ozone layer and a real contribution to accelerating climate change.
The sources of N2O emissions are both natural (oceans, soils) and anthropogenic: intensive agriculture (decomposition of fertilizers, animal droppings), combustion of biomass (savannah fires for example in Africa), fossil fuels, chemical industrial processes (production of nitric acid and adipic acid), combustion of aviation fuels and aerosols.
According to several institutions across Europe and the United States, agricultural practices have sharply increased emissions of nitrous oxide into the atmosphere since the early 2000s and more particularly 2009. Thus, the production of nitrogen fertilizers increased tenfold between 1961 and 2017 from 11 million tonnes to 119 million tonnes, while the world’s population only increased by 2.5. The human input of nitrogen into the soil, in the form of fertilizer, enhances the greenhouse effect. About 60% of nitrous oxide is emitted via fertilized fields, manure and other agricultural sources.
In an article published in Nature Climate Change, scientists explain that N2O emissions have increased faster in the past decade than estimated by the IPCC. Along with the increasingly massive use of nitrogen fertilizers, the exploitation of fossil fuels and agrofuels (now widespread at the pump) are also sources of N2O emissions.
The study published in Nature Climate Change suggests that areas that already have nitrogen surpluses limit the use of nitrogen fertilizers. This is the case in East Asia, where nitrogen fertilizer could be used more efficiently without reducing crop yields. In fact, some 60% of the nitrogen contained in fertilizers never becomes incorporated into plants and is eliminated from the roots to later contaminate rivers, lakes, aquifers and coastal regions through the process of eutrophication.
Source: International scientific press.

Structure du protoxyde d’azote (Source : Wikipedia)

Dans la vie courante, le protoxyde d’azote est souvent utilisé comme gaz propulseur, notamment dans les bonbonnes de crème chantilly.