Des nouvelles du volcan sous-marin de Mayotte // Some news of Mayotte’s submarine volcano

Une activité sismique affecte l’île de Mayotte depuis le début du mois de mai 2018. Depuis le mois de juillet  2018, l’activité sismique a diminué mais une sismicité persiste, avec des événements parfois ressentis par la population. Les données fournies par les stations GPS installées sur l’île de Mayotte indiquent toujours depuis le mois de juillet 2018 un déplacement d’ensemble vers l’est (d’environ 20 cm depuis juillet 2018) et une subsidence d’environ 7-15 cm selon les sites au cours de cette même période.

Une première campagne de mesures océanographiques (MAYOBS 1) à bord du Marion Dufresne du 2 au 18 mai 2019 a permis une découverte majeure avec la naissance d’un nouveau volcan sous-marin à l’Est de Mayotte. Une deuxième campagne (MAYOBS 2) a été organisée du 11 au 17 juin 2019. Le but de cette nouvelle mission était de poursuivre les acquisitions de données suite aux récentes découvertes de la précédente, en procédant notamment à une nouvelle récupération et au redéploiement des sismomètres de fond de mer, à une nouvelle bathymétrie et à la mesure de la réflectivité sur les zones cartographiées au cours de MAYOBS 1, dans le but de détecter de possibles évolutions des reliefs sous-marins.

L’analyse de données sismiques réalisée à bord confirme une localisation toujours relativement profonde des séismes (entre 25 et 50km de profondeur), avec un essaim principal à environ 10 km à l’est de Petite-Terre. Les levés bathymétriques réalisés au-dessus du nouveau volcan ont montré que sa taille n’avait pas évolué depuis la campagne MAYOBS 1. En outre, au sud de ce volcan, un nouveau relief a été identifié. Cette nouvelle zone d’activité volcanique s’étend sur une surface couvrant 8,71 km², et sa hauteur varie de 25 à 75 mètres. Ce vaste épanchement représente un volume de 0,2 km3, suffisant pour recouvrir une ville de la taille de Paris d’une couche de 2 mètres de matière en fusion. Il ne figurait pas sur les relevés qui avaient été effectués quatre semaines auparavant ; cela implique qu’il soit apparu entre-temps, et cela donne une idée de l’ampleur du phénomène volcanique, qui focalise aujourd’hui l’attention des chercheurs.

Que ce soit sur la zone de l’essaim principal ou du volcan, les nouveaux levés ont confirmé la présence de panaches visibles dans les colonnes d’eau mais n’atteignant pas la surface.

Source : OVPF, IPGP.

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Seismic activity has affected the island of Mayotte since the beginning of May 2018. Since July 2018, this seismic activity has decreased but still persists, with events sometimes felt by the population. The data provided by the GPS stations installed on the island of Mayotte have indicated since July 2018 a total displacement to the east (about 20 cm since July 2018) and a subsidence of about 7-15 cm according to the sites during this same period.
A first campaign of oceanographic measurements (MAYOBS 1) aboard the Marion Dufresne from May 2nd  to 18th, 2019, led to a major discovery with the birth of a new submarine volcano east of Mayotte. A second campaign (MAYOBS 2) was organized from June 11th to 17th, 2019. The purpose of this new mission was to continue the data acquisition following the recent discoveries of the previous one, including the recovery and the redeployment of seismometers on the seabed, a new bathymetry and the measurement of the reflectivity on the areas mapped during MAYOBS 1, in order to detect possible evolutions of the submarine reliefs.
The analysis of seismic data carried on board confirms the relatively deep location of earthquakes (between 25 and 50 km deep), with a main swarm about 10km east of Petite-Terre. The bathymetric surveys carried out above the new volcano have shown that its size has not changed since the MAYOBS 1 campaign. In addition, south of this volcano, a new relief has been identified. This new area of ​​volcanic activity extends over 8.71 km², and its height varies from 25 to 75 metres. This large effusion represents a volume of 0.2 km3, sufficient to cover a city the size of Paris with a layer of 2 metres of molten material. This area was not on the surveys that had been done four weeks ago; this implies that it has appeared in the meantime, and this gives an idea of ​​the magnitude of the volcanic phenomenon, which is now attracting the attention of researchers.
Whether in the area of ​​the main swarm or the volcano, the new surveys confirmed the presence of plumes visible in the water columns but not reaching the surface.
Source: OVPF, IPGP.

Comment lire un interférogramme // How to read an interferogram

Depuis le début des années 1990, les scientifiques utilisent des satellites radar pour cartographier les mouvements ou les déformations de la surface de la Terre. Le radar à synthèse d’ouverture interférométrique (InSAR) calcule la différence entre deux images radar acquises par un satellite en orbite, prises à des moments différents, mais concernant un même endroit sur Terre. Cette différence s’appelle un interférogramme; il s’agit d’une carte présentant une certaine ressemblance avec un arc-en-ciel sur laquelle apparaît la déformation de surface.
La déformation est un paramètre important pour surveiller l’activité des volcans hawaïens. En effet, la morphologie d’un volcan peut se modifier au gré des mouvements du magma dans leurs systèmes d’alimentation. Cela peut entraîner des déplacements de leurs pentes à cause de failles ou à cause de la gravité, en particulier lorsqu’ils subissent des changements internes de pression. Les interférogrammes, associés au GPS et aux tiltmètres, permettent aux scientifiques du HVO d’étudier le comportement d’un volcan lorsque sa morphologie est en train de changer.
Les interférogrammes couvrent de vastes étendues – l’ensemble de Big Island peut apparaître dans une seule scène radar! – et fournissent une précision centimétrique du mouvement du sol. Cependant, l’interprétation des interférogrammes est parfois compliquée. Voici quelques conseils pour les comprendre.
La différence de distance au sol entre deux passages d’un satellite, appelée phase interférométrique, est représentée par des franges ou des bandes de couleur dans un interférogramme. Cette différence inclut les déformations de la surface qui se sont produites entre les passages, mais elle est également influencée par l’incertitude des orbites des satellites, les ambiguïtés topographiques, les conditions atmosphériques et d’autres sources d’erreur. Tous ces paramètres contribuent à la phase interférométrique. Pour obtenir le vrai mouvement du sol, il faut compenser ces sources d’erreur.
La première étape de la lecture d’un interférogramme consiste à déterminer à quel moment la déformation s’est produite. Différents satellites utilisent différentes longueurs d’onde et permettent de contrôler l’ampleur de la déformation du sol représentée par frange colorée. Dans l’interférogramme présenté ci-dessous, le satellite utilisé est le système COSMO-SkyMed (CSK) de l’Agence spatiale italienne. La longueur d’onde du radar pour le CSK est la bande X (environ 3,3 centimètres de longueur totale). Étant donné qu’un interférogramme est créé à l’aide d’ondes radar qui se déplacent entre le satellite et la Terre, la déformation est calculée en fonction de la moitié de la longueur d’onde. Cela signifie que lors de la lecture d’un interférogramme CSK, une frange équivaut à 1,65 centimètre de changement entre les deux dates.
La deuxième étape consiste à compter les franges colorées afin de déterminer l’ampleur de la déformation indiquée dans un interférogramme. La déformation volcanique ayant souvent une forme concentrique, il faut donc commencer par l’extérieur du motif de franges et compter le nombre de cycles de couleur allant du bord de la zone déformée au centre. Il faut ensuite multiplier le nombre de franges colorées par la demi-longueur d’onde pour déterminer l’ampleur de la déformation.
La troisième étape consiste à déterminer si la surface s’est déplacée vers le haut ou le bas. Pour ce faire, lorsque l’on compte les franges de l’extérieur vers l’intérieur d’un motif concentrique, il faut noter le sens des changements de couleur. On regarde si le motif passe du bleu au violet et au jaune en allant vers le centre, ou du bleu au jaune et au violet. L’échelle de couleur au bas de l’image révèle que la tendance bleu-jaune-violet montre une hausse, ce qui signifie que, dans cet interférogramme, le sol se déplace vers le satellite; il y a donc une inflation. La séquence de couleurs doit toujours être définie sur une barre d’échelle dans l’interférogramme, ainsi que la demi-longueur d’onde, car tous les interférogrammes n’utilisent pas la même séquence de couleurs et tous les satellites radar n’ont pas la même longueur d’onde.
La dernière étape consiste à interpréter les informations collectées. Sur l’interférogramme CSK ci-dessous, il y a 3 franges colorées à l’intérieur de la caldeira du Kilauea, ce qui signifie que la surface dans cette région s’est déplacée vers le satellite; elle a gonflé d’environ 4,95 centimètres entre le 6 avril et le 2 juin 2019. Il faut se rappeler que les franges colorées incluent non seulement le déplacement, mais également d’autres influences, telles que les erreurs orbitales et les anomalies atmosphériques. Ce type d’anomalie est particulièrement répandu autour de hautes montagnes, comme le Mauna Loa et le Mauna Kea, et dans les zones de forte topographie, comme le flanc sud du Kilauea. Dans ce cas, les anomalies atmosphériques ne sont probablement pas un problème, car la zone de déformation est plus petite que la plupart des situations météorologiques. Les scientifiques compensent également les erreurs orbitales car ils connaissent très précisément les orbites des satellites. Cependant, des erreurs topographiques dues aux importants changements intervenus au sommet de Kilauea en 2018 pourraient introduire une certaine erreur dans la mesure. De plus, comme les satellites radar ne sont pas orientés directement vers la Terre, la déformation dans les interférogrammes est un ensemble de déplacements verticaux et horizontaux, bien que les changements verticaux soient généralement dominants.
Source: USGS, HVO.

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Since the early 1990s, scientists have used radar satellites to map movement or deformation of Earth’s surface. Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) calculates the difference between two radar images acquired by an orbiting satellite taken at different times but looking at the same place on Earth. This difference is called an interferogram and is essentially a ainbow-like map of surface deformation.
Deformation is an important parameter to monitor activity of Hawaiian volcanoes. Indeed, volcanoes can change their shape as magma moves in and out of their plumbing systems, as their slopes shift on faults or because of gravity, and when they have internal changes in pressure. Interferograms, together with GPS and tilt, help HVO scientists study the behaviour of a volcano when its morphology is changing.
Interferograms cover large areas of land – the whole Big Island can fit into a single radar scene! – and provide centimetre-scale accuracy of ground motion. However, interferograms can be tricky to read. Here are a few tips to understand them.
The difference in the distance to the ground between two satellite passes, known as the interferometric phase, is shown as fringes or bands of colour in an interferogram. This difference includes deformation of the surface that occurred between passes, but it is also influenced by uncertainty in satellite orbits, topographic ambiguities, atmospheric conditions, and other sources of error. These all contribute to the interferometric phase. To get at the true movement of the ground, you have to compensate for these sources of error.
The first step in reading an interferogram is to determine when the deformation occurred. Different satellites use different wavelengths, and that controls the amount of ground deformation represented per coloured fringe. In the interferogram shown here below, the satellite used is the Italian Space Agency’s COSMO-SkyMed (CSK) system. The radar wavelength for CSK is X-band (approximately 3.3 centimetres in total length). Because an interferogram is made using radar waves that travel to Earth from the satellite and back, the deformation is calculated in terms of half the wavelength. This means that when reading a CSK interferogram, one fringe is equal to 1.65 centimetres of change between the two dates.
Step two is to count the coloured fringes to determine the amount of deformation shown in an interferogram. Volcanic deformation is often concentric in shape, so start on the outside of the fringe pattern and count the number of colour cycles from the edge of the deformed area to the center. Multiply the number of coloured fringes by the half wavelength to determine the magnitude of the deformation.
Step three is to determine if the surface moved up or down. To do this, as you count fringes from the outside to the inside of a concentric pattern, note the sense of colour changes. Look if the pattern goes blue-purple-yellow in towards the centre, or blue-yellow-purple. The colour scale at the bottom of the image reveals that blue-yellow-purple is an increasing trend, which in this interferogram, means that the ground is moving towards the satellite—it is inflating! The colour sequence should always be defined on a scale bar in the interferogram, along with the half wavelength, because not all interferograms use the same colour sequence, and not all radar satellites have the same wavelength.
The last step is to interpret the information you have collected. On the CSK interferogram shown here, there are 3 coloured fringes inside the Kilauea Caldera, which means that the surface within this region moved towards the satellite, or inflated, by about 4.95 centimetres between April 6th and June 2nd, 2019. One should remember that the coloured fringes include not just displacement, but also other influences, like orbital errors and atmospheric anomalies. These sorts of anomalies are especially prevalent around tall mountains, like Mauna Loa and Mauna Kea, and areas of very steep topography, like the south flank of Kīlauea. In this case, atmospheric anomalies are probably not an issue, since the area of deformation is smaller than most weather patterns. Scientists also compensate for orbital errors, since they know the satellite orbits very precisely. However, topographic errors due to the massive changes that took place at the summit of Kilauea in 2018 might introduce a small amount of error to the measurement. Besides, because radar satellites don’t look straight down on Earth, the deformation in interferograms is a combination of vertical and horizontal displacements, although vertical changes usually dominate.
Source: USGS, HVO.

 

Interférogramme COSMO-SkyMed (CSK) couvrant la zone sommitale du Kilauea entre le 6 avril et le 2 juin 2019. Chaque frange de couleur représente 1;65 centimètre de déplacement du sol. Les franges de couleur les plus resserrées à l’intérieur de la caldeira indiquant une inflation bien localisée, alors que les franges les plus espacées dans la partie NO de la caldeira indiquent une faible inflation dont le centre se trouve à proximité du Jaggar Museum. Chaque cycle de couleur ou frange à l’intérieur de la caldeira a été doté de nombres en blanc sur l’interférogramme; ils font référence à un ensemble de 3 franges correspondant à un déplacement de 3 X 1,65= 4,95 cm. Ces données ont été fournies par l’agence Spatiale Italienne pour permettre au HVO d’effectuer des mesures de contrôle du Kilauea.
Vous trouverez une image haute résolution à cette adresse:
http://bigislandnow.com/wp-content/uploads/2019/06/VolcanoWatch_20June_Graphic.png

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COSMO-SkyMed interferogram (CSK) covering the summit area of Kilauea between April 6th and June 2nd, 2019. Each colour fringe represents 1.65 centimetres of ground movement. The closely spaced colour fringes within the caldera indicate well-localized inflation, while the broader fringes in the NW portion of the caldera indicate minor inflation centered near the Jaggar Museum. Each colour cycle or fringe inside the caldera has been given white numbers on the interferogram; they refer to a set of 3 fringes corresponding to 3 X 1.65 = 4.95 cm of displacement. This data was provided by the Italian Space Agency to help HVO to carry out Kilauea monitoring measures.
You will find a high resolution image at this address:
http://bigislandnow.com/wp-content/uploads/2019/06/VolcanoWatch_20June_Graphic.png

Les leçons de l’éruption du Kilauea en 2018 (Hawaii) // The lessons of the 2018 Kilauea eruption (Hawaii)

Dans une note précédente, j’ai expliqué que les volcanologues du HVO étaient en train d’acquérir de nouvelles informations suite à l’analyse de l’éruption du Kilauea dans la Lower East Rift Zone (LERZ). Un nouvel article de la série Volcano Watch nous apprend que les effondrements de la zone sommitale du volcan en 2018 sont également riches d’enseignements.
Dès le début du mois d’avril 2018, le volcan a montré les signes d’un changement dans son comportement, mais les données fournies par les instruments étaient trop vagues pour prévoir ce qui allait se passer. Elles faisaient seulement état d’une augmentation de la pression dans le système magmatique entre le sommet du Kilauea et le cône du Pu’uO’o.
Le 30 avril 2018, la lave est sortie brièvement d’une fracture sur le flanc ouest du Pu’uO’o. Le magma a ensuite pris le chemin de la LERZ, laissant derrière lui un trou béant dans le cratère du Pu’uO’o qui a émis un impressionnant panache de poussière en se vidant.
Le magma qui se trouvait sous le Pu’uO’o s’est immédiatement dirigé vers la LERZ où le sol s’est légèrement soulevé, avec des séismes qui indiquaient la trajectoire suivie par la roche en fusion vers la surface.
Le 3 mai 2018, la lave a percé la surface dans les Leilani Estates, marquant le début de la plus grande éruption dans la LERZ du Kilauea depuis plus de 200 ans.
Au cours des semaines suivantes, le lac de lave qui se trouvait au sommet, dans l’Overlook Crater de l’Halema’uma’u, s’est vidangé tandis que le magma s’écoulait dans la LERZ, comme si une soupape s’était ouverte au fond de l’Overlook Crater. Aidé par la différence d’altitude de près de 900 mètres entre le sommet et la LERZ, le lac de lave s’est vidé régulièrement et le sommet de Kilauea s’est effondré en s’affaissant. Ce processus s’est accompagné d’une forte sismicité.
La vidange du lac de lave a entraîné des éboulements quasi permanents dans l’Overlook Crater vidé de son contenu. Des explosions ont généré d’impressionnantes colonnes de cendre, avec parfois des retombées de gros blocs sur le plancher de l’Halema’uma’u.
À la fin du mois de mai, les explosions au sommet du Kilauea ont été remplacées par des effondrements épisodiques. Au total, 62 événements d’effondrement ont secoué la zone sommitale en déclenchant des séismes qui ont à plusieurs reprises atteint une magnitude de M 5.3, occasionnant des dégâts au bâtiment du HVO et au Jaggar Museum. Les routes, les réseaux d’alimentation en eau et les fondations de certaines maisons dans le village de Volcano ont également été endommagés.
Un an après, les scientifiques du HVO continuent d’analyser les données de l’éruption sommitale du Kilauea. Avant 2018, les modèles indiquaient que l’activité explosive observée au sommet était provoquée par l’interaction entre les eaux souterraines et la haute température du conduit d’alimentation situé sous la caldeira du Kilauea. En revanche, les analyses de plusieurs explosions observées en 2018 laissent supposer que les gaz magmatiques sont le moteur de ces explosions.
Au lieu de s’effondrer d’un seul coup, on s’est rendu compte en 2018 que la caldeira du Kilauea pouvait s’affaisser progressivement sur de longues périodes, avec une déflation du sommet générant une forte sismicité qui constitue un risque majeur.
Les scientifiques ont également constaté que, dans certaines conditions, le sommet de Kilauea et la LERZ peuvent être reliés étroitement. Ceci est corroboré par l’équivalence approximative entre le volume de lave émis dans la LERZ et le volume du vide laissé par l’effondrement sommital ; tous deux sont de l’ordre de 1 kilomètre cube.

Une étude menée par un groupe international de scientifiques a révélé que la vitesse de propagation des ondes sismiques au sommet du Kilauea a montré des variations mesurables avant l’activité éruptive de 2018. Cette découverte représente un paramètre intéressant dans la prévision d’une future activité éruptive.
Source: USGS / HVO.

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In a previous post, I explained that US geologists at HVO are gaining new insights from the Kilauea eruption in the Lower Esat Rift Zone. A new Volcano Watch article indicates that they are also learning a lot from the volcano’s 2018 summit collapses.

As soon as early April 2018, the volcano showed signs that change was coming, but the data provided by the instruments were too elusive to predict what was to happen. They only tracked an increasingly pressurized magmatic system between Kilauea’s summit and the Pu’uO’o cone.

On April 30th, 2018, lava emerged briefly from a crack on the cone’s west flank before the remaining magma drained into the East Rift Zone.  The Pu’uO’o crater collapsed, leaving a bottomless, empty cavity.

The magma which was beneath Pu’uO’o immediately headed toward the Lower East Rift Zone (LERZ) where the ground heaved slightly in response, with earthquakes indicating the path followed by the molten rock as it pushed downrift and toward the surface.

On May 3rd, lava erupted within the Leilani Estates. It marked the beginning of the largest eruption on Kilauea’s LERZ in over 200 years.

Over the next weeks, the summit lava lake withdrew deeper into the volcano as magma emptied into the LERZ, as if a valve had been opened at the bottom of the Overlook Crater. Aided by the nearly 900 metre elevation difference between the summit and the LERZ, the lava lake steadily drained and Kilauea’s summit collapsed inward. This in turn prompted elevated seismicity.

Recession of the lava lake resulted in near-constant rockfalls into the now empty Overlook Crater  Explosions sent impressive columns of ash into the sky, sometimes littering the ground around Halema’uma’u with dense blocks of rock.

By late May, Kilauea summit explosions were replaced by episodic collapse events. All told, 62 collapse events rocked Kilauea’s summit, triggering several M 5.3 earthquakeswhich caused damage at the HVO building, the Jaggar Museum. Roads and water system and residential foundations in Volcano were also damaged.

A year later, HVO scientists continue to process data from the 2018 eruption at the summit of Kilauea. Prior to 2018, models indicated that explosive summit activity was driven by steam explosions produced by the interaction between groundwater and the hot conduit below Kilauea’s caldera. But data from several 2018 explosions suggest that magmatic gas is the primary driver.

Rather than necessarily occurring as one big drop, the Kilauea caldera collapse can proceed incrementally over long periods of time, with ground shaking during sustained, rapid summit deflation and episodic collapse posing a major hazard.

Under certain conditions, Kilauea’s summit and the LERZ can be extremely well-connected through the core of the rift zone. This is supported by the rough equivalence of the LERZ erupted volume and the summit collapse void, both on the order of 1 cubic kilometre.

A study led by an international group of scientists has found evidence that seismic velocity – the speed at which seismic waves travel – within Kīlauea’s summit showed measurable changes leading up the 2018 activity. This finding potentially offers another means to forecast eruptive activity.

Source : USGS / HVO.

Panache de cendre et de poussière émis par le Pu’uO’o lorsque le plancher du cratère s’est effondré après l’évacuation du magma vers la LERZ (Crédit photo : USGS / HVO)

Panache de cendre émis par l’Overlook Crater de l’Halema’uma’u pendant la vidange du lac de lave (Crédit photo : USGS / HVO)

L’Islande continue d’enterrer le gaz carbonique ! // Iceland keeps burying carbon dioxide !

Dans des notes publiées le 16 juin 2016 et le 15 novembre 2017, j’ai expliqué que l’Islande était probablement un bon endroit pour stocker dans le sol l’excès de dioxyde de carbone (CO2) contenu dans l’atmosphère.
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2016/06/17/islande-de-la-geothermie-au-stockage-du-co2-iceland-from-geothermal-energy-to-the-storage-of-co2/

À l’époque, l’objectif du projet CarbFix était de capter le gaz et de le réinjecter dans le sous-sol. Le processus était réalisé avec un puits d’injection foré dans le soubassement basaltique. Si elle était opérationnelle, cette technologie aurait l’avantage de débarrasser l’atmosphère d’une partie de son CO2, l’un des principaux gaz à effet de serre qui contribuent au réchauffement de la planète.
La technologie imite, dans un format accéléré, un processus naturel qui peut prendre des milliers d’années, et qui consiste à injecter du dioxyde de carbone dans les pores du basalte où il se minéralise et reste stocké pour l’éternité.
En Islande, le projet CarbFix inclut des chercheurs et des ingénieurs du distributeur d’électricité Reykjavik Energy, de l’Université d’Islande, du CNRS et de la Columbia University aux États-Unis.
En Islande, au moins la moitié de l’énergie qui est produite provient de sources géothermiques. C’est une aubaine pour les chercheurs de CarbFix, qui ont transformé en laboratoire la centrale géothermique de Hellisheidi, l’une des plus grandes au monde.
La centrale, située sur le volcan Hengill dans le sud-ouest de l’Islande, repose sur une couche de roche basaltique et dispose de quantités d’eau pratiquement illimitées. L’usine pompe l’eau qui se trouve sous le volcan pour faire fonctionner six turbines qui fournissent de l’électricité et de la chaleur à la capitale, Reykjavik, située à une trentaine de kilomètres.

Le dioxyde de carbone de l’usine est capté par la vapeur, liquéfié par condensation, puis dissous dans de grandes quantités d’eau. Cette eau gazeuse est canalisée sur plusieurs kilomètres jusqu’à une zone où trônent des dômes gris en forme d’igloo. C’est ici que l’eau gazeuse est injectée sous haute pression dans la roche à 1 000 mètres de profondeur. La solution remplit les cavités de la roche basaltique et c’est alors que commence le processus de solidification. On a affaire à une réaction chimique qui se produit lorsque le gaz entre en contact avec le calcium, le magnésium et le fer dans le basalte.
Presque tout le dioxyde de carbone injecté s’est retrouvé minéralisé en deux ans au cours de l’opération pilote il y a trois ans; c’était beaucoup plus rapide que lors des expériences effectuées en laboratoire. Une fois que le CO2 est transformé en roche, il reste définitivement dans cet état.
Le projet CarbFix réduit d’un tiers les émissions de dioxyde de carbone de la centrale de Hellisheidi, ce qui représente le stockage et l’entreposage de 12 000 tonnes de dioxyde de carbone à un coût d’environ 25 dollars la tonne. En comparaison, les volcans islandais rejettent chaque année entre un et deux millions de tonnes de dioxyde de carbone.
Le principal inconvénient de cette méthode est qu’elle nécessite de gros volumes d’eau dessalée qui est abondante en Islande mais rare dans de nombreuses autres parties de la planète. Il faut 25 tonnes d’eau pour injecter chaque tonne de dioxyde de carbone. Des expériences sont en cours pour adapter la méthode à l’eau salée.
Dans le cadre de l’accord de Paris sur le climat, l’Islande a accepté de réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 40% d’ici 2030, mais ses émissions ont augmenté de 2,2% entre 2016 et 2017 ; elles ont augmenté de 85% depuis 1990, selon un rapport de l’Agence islandaise de l’environnement. Un tiers de ces émissions provient du transport aérien qui est essentiel pour le tourisme de l’île. Les usines d’aluminium et de silicium représentent un autre tiers. Le ministère islandais de l’Environnement et des Ressources naturelles a encouragé ces usines à développer elles aussi des mécanismes de captage et de stockage du carbone.
Source: Philippine Daily Inquirer.

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In posts released on 16 June 2016 and 15 November 2017, I explained that Iceland could also be the right place to store in its ground the excess of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere.

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2016/06/17/islande-de-la-geothermie-au-stockage-du-co2-iceland-from-geothermal-energy-to-the-storage-of-co2/

By that time, the goal of the CarbFix project was to capture that gas and stick it back underground. This was done with an injection well drilled down into basalt bedrock. If it worked, the technology would have the advantage of getting the atmosphere rid of some of its CO2, one of the main greenhouse gases that contribute to global warming.

The technology mimics, in an accelerated format, a natural process that can take thousands of years, injecting carbon dioxide into porous basalt rock where it mineralizes, capturing it forever.

Iceland’s CarbFix project includes researchers and engineers from utility company Reykjavik Energy, the University of Iceland, France’s National Centre for Scientific Research (CNRS) and Columbia University in the United States.

In Iceland, at least half of the energy produced comes from geothermal sources. That is a bonanza for CarbFix researchers, who have turned the Hellisheidi geothermal power plant, one of the world’s biggest, into their own laboratory.

The plant, located on the Hengill volcano in southwestern Iceland, sits on a layer of basalt rock formed from cooled lava, and has access to virtually unlimited amounts of water. The plant pumps up the water underneath the volcano to run six turbines providing electricity and heat to the capital, Reykjavik, about 30 kilometres away.

The carbon dioxide from the plant is captured from the steam, liquified into condensate, then dissolved in large amounts of water. The fizzy water is piped several kilometres to an area where grey, igloo-shaped domes dot the landscape. Here the fizzy water is injected under high pressure into the rock 1,000 metres under the ground. The solution fills the rock’s cavities and begins the solidification process — a chemical reaction that occurs when the gas comes in contact with the calcium, magnesium and iron in the basalt.

Almost all of the injected carbon dioxide was mineralized within two years in the pilot injection three years ago, which was much faster than during the experiments in a laboratory. Once the CO2 is turned to rock, it is captured there for good.

The CarbFix project reduces the plant’s carbon dioxide emissions by a third, which amounts to 12,000 tons of carbon dioxide captured and stored at a cost of about 25 dollars a ton. By comparison, Iceland’s volcanoes spew out between one and two million tons of carbon dioxide each year.

The main drawback of the method is that it requires large volumes of desalinated water, which, while abundant in Iceland, is rare in many other parts of the planet. Around 25 tons of water is needed for each tonne of carbon dioxide injected. Experiments are currently underway to adapt the method to saltwater.

Under the Paris climate agreement, Iceland has agreed to slash its greenhouse gas emissions by 40% by 2030, yet its emissions rose by 2.2% from 2016 to 2017, and have risen by 85% since 1990, according to a report by Iceland’s Environment Agency. A third of its emissions come from air transport, which is vital to the island for its tourism sector. Its aluminum and silicon plants account for another third. The Icelandic Environment and Natural Resources Ministry has encouraged those plants to also develop carbon capture and storage mechanisms.

Source : Philippine Daily Inquirer.

Image de la calcite formée dans le basalte par interaction entre la roche et l’eau chargée en CO2 (Source : CarbFix).

La vie à Dallol et dans le Danakil ‘Ethiopie) // Life at Dallol and Danakil (Ethiopia)


Au cours des dernières années, plusieurs vidéos ont montré que des bactéries, des vers et des crevettes sont capables de survivre dans l’environnement très hostile des « fumeurs noirs » au fond des océans. Ces évents sous-marins émettent de l’eau très chaude et des gaz acides qui ne sont pas censés favoriser la vie.
De la même manière, des échantillons de liquide ont été prélevés à Dallol et sur le Danakil dans le nord de l’Éthiopie et les chercheurs ont pu constater que eux aussi hébergeaint de la vie, malgré un contexte très défavorable. Dallol est un volcan dans la dépression du Danakil, au nord-est de la chaîne de montagnes où se trouve l’Erta Ale. Il a été formé par une intrusion magmatique basaltique dans des dépôts de sel du Miocène et par une activité hydrothermale ultérieure. Des éruptions phréatiques ont eu lieu en 1926, donnant naissance au volcan Dallol. De nombreux autres cratères parsèment le désert de sel à proximité. Dallol est alimenté par de l’eau portée à haute température par la chambre magmatique peu profonde sous le volcan. C’est l’un des endroits les plus beaux, mais aussi des plus inhospitaliers de la planète.
L’analyse des échantillons prélevés par une équipe scientifique internationale a révélé la présence de microbes de très petite taille qui montrent comment la vie aurait pu se développer sur la planète Mars. Les résultats de l’étude ont été publiés dans les Scientific Reports.
Les chercheurs ont découvert une souche de bactéries capables de vivre à une température de 89°C et une acidité extrême avec un pH de 0,25. Ces conditions sont similaires à celles rencontrées sur la Planète Rouge lors de sa formation.
La région de Dallol et du Danakil est saturée en différents sels, parmi lesquels le chlorure d’argent, la sphalérite, le sulfure de fer et des sels minéraux, qui forment un paysage fantastique où cohabitent les jaunes, les rouges, les verts et les bleus. L’équipe scientifique a recueilli de fines couches de dépôts de sel et les a transportées en Espagne dans des flacons stériles et scellés. Ils ont été analysés par microscopie électronique, analyse chimique et séquençage de l’ADN. Les chercheurs ont découvert que les minuscules structures sphériques dans les échantillons de sel étaient en fait de minuscules microbes (Nanohaloarchaeles) vivant en colonies compactes. Chaque microbe est 20 fois plus petit que la moyenne des bactéries.
Une étude approfondie des sites de Dallol et du Danakil permettra de mieux comprendre les limites de la vie sur Terre et apportera des informations sur la recherche de la vie sur Mars et ailleurs dans l’univers. La géochimie inhabituelle du site a beaucoup de points communs avec de possibles environnements hydrothermaux découverts sur la Planète Rouge, y compris le cratère Gusev, où a atterri le Spirit Mars Exploration Rover, module d’exploration de la Nasa. Même si la planète Mars est sèche et désertique aujourd’hui, de plus en plus de recherches démontrent qu’elle était probablement recouverte de vastes étendues d’eau il y a trois ou quatre milliards d’années.
Source: The Independent.

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In the past few years, several videos have shown that bacteria , worms and shrimps are able to survive in the very hostile environment of the « black smokers » at the bottom of the oceans. These submarine vents emit very hot water and acid gases that are not supposed to favour life.
In the same way, samples of liquid have been collected from the Dallol volcano and Danakil Depression in northern Ethiopia.Researchers were suprised to see that life was present despite unfavorable conditions. Dallol is a cinder cone volcano in the Danakil Depression, northeast of the Erta Ale Range. It has been formed by the intrusion of basaltic magma into Miocene salt deposits and subsequent hydrothermal activity. Phreatic eruptions took place here in 1926, forming Dallol Volcano; numerous other eruption craters dot the salt flats nearby. It is fuelled by water that has been heated by the shallow magma reserve beneath the volcano. It is one of the most beautiful and the most inhospitable places on Earth.
The analysis of the samples by an international scientific team revealed the presence of ultra-small microbes which show how life could have once thrived on Mars. The results of the study have been published in Scientific Reports.
The researchers have found a strain of bacteria living in temperatures of 89°C and an extreme acidity with a pH 0.25. Such conditions are similar to those found on the Red Planet when it first formed.
The Dallol and Danakil area is saturated in various salts, including silver chloride, zinc iron sulphide and rock-salt which produce a landscape of yellows, reds, greens and blues. The team collected thin layers of salt deposits and transported them to Spain in sterile, sealed vials. They were analysed using electron microscopy, chemical analysis and DNA sequencing. The team found tiny, spherical structures within the salt samples were tiny microbes (Nanohaloarchaeles) living in compact colonies. Each microbe was 20 times smaller than the average bacteria.
In-depth study of the characteristics of Dallol and Danakil sites will improve the scientific understanding of the limits of life on Earth and bring information about the search for life on Mars and elsewhere in the universe. The sites’ unusual geochemistry makes it very similar to hydrothermal environments that would have been found on the Red Planet, including the Gusev Crater, where Nasa’s Spirit Mars Exploration Rover landed. While the Mars is mostly dry and desolate today, a growing body of research shows it was probably covered in large bodies of water between three and four billion years ago.
Source: The Independent.

Les couleurs de Dallol (Source: Wikipedia)

Y a-t-il eu des glaciers sur Mars ? // Did glaciers exist on Mars ?

Une récente étude financée par le Programme National de Planétologie (CNRS, INSU) et le CNES a permis de mettre en évidence pour la première fois des vallées glaciaires et de cirques glaciaires datés de 3,6 milliards d’années sur Mars. Une approche morphométrique comparative entre la Terre et Mars a été utilisée  afin de caractériser l’origine des vallées anciennes. Ces paysages glaciaires anciens sur Mars sont similaires à ceux existant sur Terre. Ils ont pu être identifiés et préservés jusqu’à aujourd’hui par la forte empreinte morphologique qu’ils laissent dans le paysage martien.

L’étude explique que le climat primitif martien fait aujourd’hui débat parmi les chercheurs qui étudient cette planète. D’un côté, il y a la vision la plus acceptée, celle d’un Mars primitif chaud et humide, mis en avant par la géologie hydratée et les morphologies fluviatiles;  de l’autre côté, il y a le scénario d’un Mars primitif glacé et sec mis en avant par des modèles climatiques qui avancent l’idée d’un dépôt de glace à haute altitude.  Néanmoins cette vision est très souvent remise en question car aucun marqueur géomorphologique de ce supposé climat froid n’a été identifié jusqu’à ce jour.

C’est dans ce contexte que les géomorphologues Axel Bouquety, Antoine Séjourné, François Costard et Sylvain Bouley, du laboratoire Géosciences Paris Sud (GEOPS, CNRS/Université Paris-Saclay), et Denis Mercier, de l’Université de la Sorbonne, ont étudié les vallées présentes dans la région de Terra Sabaea dans l’hémisphère austral de Mars. (voir image ci-dessous).

C’est à partir d’une approche morphométrique innovante couplant les images de la caméra HRSC de la sonde Mars Express de l’ESA et les données topographiques qu’il a été possible de mettre en évidence la présence de morphologies glaciaires anciennes sur les hauts plateaux de l’hémisphère sud de Mars. En effet, les vallées martiennes étudiées présentent des caractéristiques morphométriques similaires aux vallées glaciaires alpines terrestres et sont différentes des vallées fluviatiles terrestres et martiennes. De plus, ces vallées glaciaires martiennes sont souvent surmontées par une tête de vallée, en forme d’amphithéâtre, qui présente des caractéristiques morphométriques très similaires aux cirques glaciaires terrestres. Les résultats de cette étude, publiée dans Geomorphology, démontrent pour la première fois, la présence d’un paysage glaciaire composé de vallées glaciaires associées à des cirques glaciaires daté d’il y a 3,6 milliards d’années.

Les auteurs suggèrent un climat froid aux hautes altitudes (supérieures à 1500 mètres) expliquerait la présence de la glace. Cette dernière a pu être stable et s’accumuler afin de former des glaciers qui ont façonné les paysages glaciaires observés dans cette étude. Un climat plus tempéré à des altitudes plus basses (moins de 1500 mètres) expliquerait la présence de l’eau liquide pour façonner les vallées ramifiées fluviatiles bien connue sur Mars. Sur Terre, il est fréquent de retrouver des endroits où la glace est stable à haute altitude mais instable à basse altitude pour former de l’eau liquide.

La découverte de formations glaciaires dans l’hémisphère sud de Mars va dans le sens de la thèse d’un climat primitif froid permettant à des glaciers d’exister à la surface de la planète il y a 3,6 milliards d’années.

Source : CNRS.

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A recent study funded by the National Program of Planetology (CNRS, INSU) and CNES allowed to highlight for the first time glacial valleys and glacial cirques that existed 3.6 billion years ago on Mars. A comparative morphometric approach between the Earth and Mars has been used to characterize the origin of ancient valleys. These ancient glacial landscapes on Mars are similar to those existing on Earth. They have been identified and preserved until today by the strong morphological imprint that they leave in the Martian landscape.
The study explains that the primitive Martian climate is now debated among researchers studying the planet. On one side, there is the most accepted vision, that of a primitive warm and wet Mars, put forward by hydrated geology and fluvial morphologies; on the other side, there is the scenario of a primitive cold and dry Mars, put forward by climatic models that advance the idea of ​​a high altitude ice deposit. Nevertheless this vision is very often questioned because no geomorphological marker of this supposed cold climate has been identified until today.
It is in this context that geomorphologists Axel Bouquety, Antoine Séjourné, François Costard and Sylvain Bouley, of the Geosciences Paris Sud laboratory (GEOPS, CNRS / Paris-Saclay University), and Denis Mercier, of the Sorbonne University, studied the valleys in the region of Terra Sabaea in the southern hemisphere of Mars.(see image below).
An innovative morphometric approach coupling images from the HRSC camera of the ESA Mars Express probe and the topographic data allowed to highlight the presence of ancient glacial morphologies on the plateaus of the southern hemisphere of Mars. In fact, the Martian valleys studied have morphometric characteristics similar to the terrestrial alpine glacial valleys and are different from the terrestrial and Martian river valleys. In addition, these Martian glacial valleys are often surmounted by an amphitheater-shaped valley head, which has morphometric characteristics very similar to terrestrial glacial cirques. The results of this study, published in Geomorphology, demonstrate for the first time the presence of a glacial landscape composed of glacial valleys associated with glacial cirques dated 3.6 billion years ago.
The authors suggest a cold climate at high altitudes (above 1500 metres) would explain the presence of ice. The latter could be stable and accumulate to form glaciers that shaped the glacial landscapes observed in this study. A more temperate climate at lower altitudes (below 1500 metres) would explain the presence of liquid water to shape the well-known riverine branched valleys on Mars. On Earth, it is common to find places where the ice is stable at high altitude but unstable at low altitude to form liquid water.
The discovery of glacial formations in the southern hemisphere of Mars is in line with the thesis of a primitive cold climate allowing glaciers to exist on the surface of this planet 3.6 billion years ago.
Source: CNRS.

Image de la planète Mars il y a 4 milliards d’années, basée sur des données géologiques. Le rectangle indique la zone d’étude. (Source:  Ittiz)

Projections climatiques // Climate predictions

On peut lire sur le site « global-climat » un article qui explique que des outils existent pour mesurer concrètement le réchauffement local du climat et faire des projections pour les prochaines décennies.

Ce n’est un secret pour personne. Sous l’effet des gaz à effet de serre et, peut-être d’un cycle climatique de réchauffement, notre planète va continuer à connaître une hausse de température au cours des prochaines décennies. Des outils permettent aujourd’hui de dire en fonction des scénarios d’émissions de gaz à effet de serre qu’en général les villes de l’hémisphère nord verront leur climat afficher les caractéristiques de villes situées bien plus au sud. Dans l’hémisphère sud, la climatologie adoptera réciproquement des caractéristiques que l’on retrouve aujourd’hui plus au nord.

Une étude publiée en 2018 permet d’appréhender le changement climatique de 90 villes européennes de 1951 à 2100 avec le scénario A1B du GIEC qui conduit à une hausse globale de 3°C en 2100. La méthode développée dans cette étude prend en compte cinq variables climatiques : la température moyenne et les précipitations moyennes mensuelles ; la température minimale mensuelle pour les mois d’hiver et la température maximale mensuelle pour les mois d’été ; les précipitations totales annuelles.

Ces variables ont été calculées mensuellement (ou annuellement dans le cas de la variable annuelle des précipitations totales) et moyennées sur cinq périodes de 30 ans, à savoir P1 (1951-1980), P2 (1981-2010), P3 (2011-2040), P4 (2041-2070) et P5 (2071-2100). Parmi les 90 villes étudiées, 70 villes ont des analogues climatiques fiables pour chacune des quatre périodes futures de 30 ans.

Parmi les déplacements climatiques les plus spectaculaires, le climat de Berlin sera situé en 2071-2100 (P5) à 1 584 km vers le sud (sud de l’Espagne) par rapport à son climat en 1951-1980 (P1). Les résultats montrent que la vitesse du changement climatique des villes européennes n’est pas constante de 1951 à 2100, mais qu’elle accélère de manière significative tout au long du 21ème siècle.

Le climat des villes européennes se déplacera vers le sud à une vitesse moyenne de 7,9 km par an de 1951-1980 à 2071-2100 (P1-P5), selon le scénario A1B. Cela signifie qu’en moins d’une génération humaine (c’est-à-dire 25 ans), le climat des villes européennes changera de 200 km en moyenne vers le sud. Ce changement climatique rapide aura sans aucun doute des conséquences négatives sur les 416 millions d’habitants des 90 villes faisant l’objet de l’enquête.

En été, la ville championne du réchauffement sera Sofia, en Bulgarie. Pour Paris, le réchauffement est un peu moins important mais reste très impressionnant, notamment en été avec +6,5°C en 2100, digne de ce que l’on trouve actuellement à Fez, au Maroc. Comme en Bulgarie, la tendance est clairement à la hausse depuis les années 80. La projection pour 2100 avec le scénario RCP8.5 annonce +5,2°C en moyenne annuelle à Paris :

L’étude concernant les Etats-Unis montre également, comme celle sur l’Europe, que le climat de la plupart des zones urbaines nord-américaines changera considérablement et ressemblera davantage aux climats contemporains des localités situées à 850 km et principalement au sud. Avec un scénario de fortes émissions de CO2, le citadin moyen aux Etats-Unis devra parcourir près de 1 000 km pour se rendre dans un climat semblable à celui qu’il est susceptible de rencontrer dans sa ville aujourd’hui.

Les données montrent que, d’ici 2050, les Australiens ne profiteront plus de l’hiver tel qu’ils le connaissent aujourd’hui et connaîtront une nouvelle saison baptisée « Nouvel été ». Le nouvel été représente une période de l’année où, dans de nombreuses localités, les températures dépasseront régulièrement les 40 ° C sur une période prolongée.

Source : global-climat.

Si ces prévisions se confirment, elles obligeront certains secteurs à s’adapter, en particulier les zones de montagne où la saison de sports d’hiver se réduira comme peau de chagrin. L’agriculture devra s’adapter elle aussi car les besoins en eau se feront de plus en plus grands. La population de certaines régions devra probablement subir des restrictions pour sa consommation. Je ne serai plus là pour assister à cette évolution climatique sévère, mais je suis persuadé que l’Homme saura s’adapter, même si cela ne se fera pas sans mal.

A l’échelle de la planète, beaucoup de glaciers disparaîtront ; la banquise continuera de fondre, ouvrant la voie à de nouvelles routes de navigation, avec les risques que cela suppose pour l’environnement. L’économie subira, elle aussi, de profondes transformations, en particulier l’agriculture qui devra s’adapter, voire se déplacer en fonction des nouvelles conditions climatiques.

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One can read on the « global-climat  » website, an article explaining that tools exist to concretely measure the local warming of the climate and to make projections for the next decades.
It’s no secret to anyone. Under the effect of greenhouse gases and, perhaps, a warming climate cycle, our planet will continue to experience a rise in temperature over the coming decades. Tools now make it possible to say in terms of greenhouse gas emission scenarios that, in general, the future climate of cities in the northern hemisphere will display the characteristics of cities far further south. In the southern hemisphere, climatology will adopt reciprocally features that are found today further north.
A study published in 2018 makes it possible to apprehend the climatic change of 90 European cities from 1951 to 2100 with the IPCC A1B scenario which leads to an overall increase of 3°C in 2100. The method developed in this study takes five variables into account: average temperature and average monthly precipitation; minimum monthly temperature for the winter months and maximum monthly temperature for the summer months; total annual precipitation.
These variables were calculated monthly (or annually in the case of the annual total precipitation variable) and averaged over five 30-year periods, namely P1 (1951-1980), P2 (1981-2010), P3 (2011-2040) ), P4 (2041-2070) and P5 (2071-2100). Of the 90 cities surveyed, 70 cities have reliable climate analogues for each of the four future 30-year periods.
Among the most spectacular movements, the climate of Berlin will be located in 2071-2100 (P5) 1,584 km to the south (south of Spain) compared to its climate in 1951-1980 (P1). The results show that the speed of climate change in European cities is not constant from 1951 to 2100, but accelerates significantly throughout the 21st century.
The climate of European cities will move southwards at an average speed of 7.9 km per year from 1951-1980 to 2071-2100 (P1-P5), according to the A1B scenario. This means that in less than a human generation (i.e. 25 years), the climate of European cities will move an average of 200 km to the south. This rapid climate change will undoubtedly have negative consequences for the 416 million inhabitants of the 90 cities surveyed.
In summer, the champion city of warming will be Sofia, Bulgaria. For Paris, the warming is a little less significant but remains very impressive, especially in summer with + 6.5°C in 2100, with temperatures currently found in Fez, Morocco. As in Bulgaria, the trend has been clearly on the rise since the 80s. The projection for 2100 with the scenario RCP8.5 predicts  + 5.2°C average annual in Paris:
The US study also shows, like the one on Europe, that the climate of most North American urban areas will change considerably and will be more like the contemporary climates of places 850 km to the south. With a scenario of high CO2 emissions, the average city-dweller in the United States will have to travel nearly 1,000 km to reach a climate similar to the one he is likely to encounter in his city today.
The data shows that by 2050, Australians will no longer enjoy the winter as they know it today and will experience a new season called « New Summer ». The new summer is a time of year when, in many places, temperatures will regularly exceed 40°C over a prolonged period.
Source: global-climat.

If these predictions are confirmed, they will force some sectors to adapt, especially mountain areas where the winter sports season will be reduced to a trickle. Agriculture will have to adapt too, because water needs will be higher and higher. The population of some areas will probably have to face water restrictions for consumption. I will no longer be here to witness this severe climate change, but I am convinced that Man will adapt, even if it will not be without difficulty.
At the planet level, many glaciers will disappear; the ice sheet will continue to melt, paving the way for new shipping routes, with obvious risks to the environment. The economy will also undergo profound transformations, in particular agriculture which will have to adapt, or even move, according to the new climate conditions.

Evolution prévue de la température à Paris (Source : Carbon Brief)