Catégorie : Science

Deux éruptions jumelles au 15ème siècle ont déclenché des décennies de froid autour de la Terre // Twin 15th-century eruptions triggered decades of cold around Earth

Une nouvelle analyse de carottes de glace prélevées en Antarctique révèle qu’il y a près de 600 ans, vers 1458-1459, deux volcans sont entrés en éruption presque simultanément, enveloppant la planète d’un voile de cendres et de soufre. Ce phénomène a déclenché l’une des décennies les plus froides du dernier millénaire et modifié le climat dans les deux hémisphères.
De nouvelles preuves qui se dissimulaient dans la glace de l’Antarctique montrent aujourd’hui que l’événement, longtemps attribué à un seul volcan du Pacifique, était en réalité le résultat d’une double éruption. L’une provenait du Kuwae, un volcan sous-marin situé entre les îles Epi et Tongoa au Vanuatu, l’autre d’un volcan non identifié quelque part dans l’hémisphère sud.

 

Source : Oregon State University

L’étude, publiée dans Communications Earth & Environment en 2025, est le fruit d’une collaboration entre des scientifiques coréens et russes qui ont analysé du verre volcanique microscopique emprisonné au cœur de la glace antarctique. Ces fragments contiennent des indices chimiques qui révèlent à la fois la chronologie et l’origine des éruptions anciennes.
Les années 1450 comptaient déjà parmi les décennies les plus froides de notre ère. Les archives historiques décrivent de très mauvaises récoltes, l’avancée des glaciers et des gelées soudaines de l’Europe à l’Asie.

Pendant des décennies, ces anomalies ont été imputées à l’éruption du Kuwae dont l’éruption remonterait à 1452. Cependant, les carottes de glace de l’Antarctique et du Groenland révèlent deux pics de soufre bien distincts : l’un en 1452 et l’autre en 1458. Le signal le plus fort de 1458 laisse supposer que le refroidissement principal a commencé plusieurs années plus tard qu’on ne le pensait. Les scientifiques ont alors émis l’hypothèse qu’un autre volcan en était responsable.
La dernière étude confirme ces soupçons. Ses auteurs ont découvert que les éclats de verre présents dans la glace antarctique de 1458-1459 présentaient deux compositions chimiques distinctes : l’une dacitique, correspondant à Kuwae, et l’autre rhyolitique, donc d’origine différente. Cela signifie que deux grandes éruptions ont eu lieu sur la planète à quelques mois d’intervalle. Elles ont épaissi le voile d’aérosols qui recouvrait la Terre et amplifié le refroidissement qui a suivi.
Ensemble, ces deux panaches ont réduit les températures mondiales d’environ 0,4 °C pendant plusieurs années. Les cernes des arbres d’Asie, d’Europe et d’Amérique du Nord confirment une période de croissance raccourcie et des étés exceptionnellement froids qui a duré jusqu’à la fin des années 1460.
Les preuves de cette double éruption proviennent d’une carotte de 30,18 m prélevée près de la station Vostok, en Antarctique oriental, en 2021.

 Vue de la station Vostok (Crédit photo : Arctic and Antarctic Research Institute)

La glace à cette profondeur s’est formée il y a environ six siècles tout en capturant les empreintes chimiques de l’événement de 1458-1459. Les scientifiques ont extrait 14 éclats de verre volcanique de cette glace. Chaque particule étant trop petite pour être analysée avec les techniques de laboratoire conventionnelles, les chercheurs ont eu recours à la microscopie électronique avec spectrométrie de rayons X à dispersion d’énergie. Ils ont mesuré la composition chimique de chaque éclat de verre volcanique. La moitié des éclats présentait une composition dacitique typique de Kuwae, tandis que les autres étaient rhyolitiques, ce qui ne correspondait pas, non plus, aux échantillons du Reclus, un volcan chilien autrefois soupçonné d’être la deuxième source éruptive. Cela signifiait que les éclats rhyolitiques provenaient d’un volcan non répertorié, situé dans l’extrême sud. Les candidats probables se trouvent dans le sud de l’Amérique du Sud, dans les îles subantarctiques, voire dans la péninsule Antarctique proprement dite.
L’analyse des cendres et du dioxyde de soufre (SO2) émis dans l’atmosphère a révélé un schéma compatible avec deux éruptions distinctes. Au final, les preuves plaident en faveur d’un scénario d’éruptions quasi simultanées, où la charge atmosphérique combinée a intensifié le refroidissement au-delà de ce que chacune des éruptions aurait pu produire individuellement.

Concernant l’effet sur le climat, ces éruptions jumelles ont prolongé le refroidissement en bloquant simultanément la lumière du soleil dans les deux hémisphères. Cela explique pourquoi le refroidissement des années 1450 a été plus fort et plus durable. L’intégration du comportement du double panache dans les modèles climatiques pourrait améliorer les prévisions des variations de température et des délais de récupération de l’atmosphère après une éruption. L’étude montre également qu’il est important de combiner les données des deux régions polaires.
Source : The Watchers.

Références scientifiques :

1 Antarctic ice reveals two volcanoes erupting simultaneously may have caused 15th-century cooling – Phys.org – October 22, 2025

2 Origin of the 1458/59 CE volcanic eruption revealed through analysis of glass shards in the firn core from Antarctic Vostok station – Seokhyun Ro et al. – Nature – October 20, 2025 – https://doi.org/10.1038/s43247-025-02797-x – OPEN ACCESS.

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A new analysis of Antarctic ice cores reveals that nearly 600 years ago, around 1458–1459 CE, two massive volcanoes erupted almost simultaneously, shrouding the planet in a veil of ash and sulfur that triggered one of the coldest decades of the last millennium and altered weather across both hemispheres.

New evidence preserved in Antarctic ice now shows that the event long attributed to a single volcano in the Pacific was in fact a dual eruption, one from Kuwae in Vanuatu and another from an unidentified volcano somewhere in the Southern Hemisphere.

The study, published in Communications Earth & Environment in 2025, was the result of a collaboration between Korean and Russian scientists who analyzed microscopic volcanic glass trapped deep inside Antarctic ice. These fragments hold chemical clues that reveal both the timing and origin of ancient eruptions.

The 1450s were already one of the coldest decades in the Common Era. Historical records describe failed harvests, advancing glaciers, and sudden frosts stretching from Europe to Asia. For decades, these anomalies were blamed on the eruption of Kuwae, a massive submarine volcano in the Pacific, believed to have erupted in 1452

However, Antarctic and Greenland ice cores reveal two distinct sulfur spikes: one in 1452 and another in 1458. The stronger signal in 1458 suggestd the main cooling began several years later than previously thought. Scientists began to believe that another volcano, was responsible.

The new study confirms that suspicion. It found that glass shards in the 1458–1459 layer of Antarctic ice have two distinct chemical compositions: one dacitic, matching Kuwae, and another rhyolitic, belonging to a different source.This means two large eruptions struck the planet within months of each other, thickening the global aerosol haze and amplifying the cooling that followed.

Together, the twin plumes reduced global temperatures by roughly 0.4°C for several years. Tree rings from Asia, Europe, and North America confirm a period of shortened growing seasons and unusually cold summers that lasted well into the late 1460s.

The evidence comes from a 30.18 m firn core drilled near Vostok Station in East Antarctica in 2021. The ice at that depth formed roughly six centuries ago, capturing the chemical fingerprints of the 1458/59 event. Scientists in their labs later extracted 14 volcanic glass shards from that layer. As each particle was too small to analyze using conventional laboratory techniques, the researchers resorted to electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectrometry. They measured the chemical composition of each shard. Half of the shards showed a dacitic composition typical of Kuwae, while the rest were rhyolitic, inconsistent with samples from Reclus, a Chilean volcano once suspected of being the second source. This meant the rhyolitic shards came from an undocumented volcano somewhere in the far south. The likely candidates lie in southern South America, the sub-Antarctic islands, or even the Antarctic Peninsula itself.

The analysis of the ash and sulfur dioxide (SO2) sent into the atmosphere revealed a pattern consistent with two separate eruptions. In the end, the evidence strongly supports a near-simultaneous eruption scenario, where the combined atmospheric load intensified cooling beyond what either eruption could have achieved alone.

As far as the effect on the climate is concerned, such dual eruptions prolong cooling by keeping sunlight blocked from both hemispheres simultaneously. This helps explain why the 1450s cooling was stronger and longer-lasting than expected from Kuwae alone. Including dual-plume behavior in climate models could improve predictions of post-eruption temperature changes and recovery times. The research also shows the importance of combining data from both polar regions.

Source : The Watchers.

Scientific references:

1 Antarctic ice reveals two volcanoes erupting simultaneously may have caused 15th-century cooling – Phys.org – October 22, 2025

2 Origin of the 1458/59 CE volcanic eruption revealed through analysis of glass shards in the firn core from Antarctic Vostok station – Seokhyun Ro et al. – Nature – October 20, 2025 – https://doi.org/10.1038/s43247-025-02797-x – OPEN ACCESS.

Une meilleure prévision éruptive sur l’Etna (Sicile) ? // Better eruptive prediction on Mt Etna (Sicily) ?

Alors que l’Etna est vivement critiqué par l’UNESCO pour la mauvaise gestion de son Parc, une nouvelle méthode de surveillance des mouvements de magma sous le volcan pourrait permettre aux scientifiques de mieux prévoir une éventuelle éruption.
L’éruption la plus récente de l’Etna, le 2 juin 2025, a éjecté un énorme nuage de cendres de 6,5 kilomètres de haut et déclenché une avalanche de blocs de lave et autres matériaux.

https://www.youtube.com/shorts/T8FxmsaoqQc?feature=share

L’éruption était annoncée ; les autorités ont donc pu émettre des bulletins d’alerte le matin même, mais les prévisions sont rarement aussi fiables.
Selon une nouvelle étude publiée par des scientifiques de l’INGV le 8 octobre 2025 dans la revue Science Advances, la nouvelle méthode de surveillance pourrait faciliter la prévision des éruptions de l’Etna. Les chercheurs ont analysé un paramètre, la valeur b, qui décrit le rapport entre les séismes de faible et de forte magnitude dans une région de la croûte terrestre. Ce rapport peut changer à mesure que le magma remonte à travers la croûte jusqu’au sommet d’un volcan. Un géophysicien de l’Etna Osservatorio explique que « l’évolution de la valeur b au fil du temps reflète l’évolution des contraintes à l’intérieur du volcan. Puisque la remontée du magma induit des variations de contraintes au sein de la croûte, le suivi de la valeur b peut révéler les différentes étapes du transfert du magma des profondeurs vers la surface.»
La valeur b est un paramètre établi en volcanologie, mais les chercheurs l’ont étudiée d’une manière innovante, à l’aide d’un modèle statistique actualisé. En compilant 20 années de données sismiques sur l’Etna, ils ont constaté une forte corrélation entre la valeur b et l’activité volcanique de l’Etna.
L’Etna se situe dans la zone de collision entre les plaques tectoniques africaine et européenne. De ce fait, une fracture verticale dans la croûte terrestre sous le volcan facilite la remontée du magma à la surface. La croûte sous l’Etna atteint 30 km d’épaisseur. Le magma remonte à travers la croûte avant une éruption, mais au lieu de réalimenter une seule chambre magmatique, la roche en fusion alimente une série de zones de stockage interconnectées, logées dans la croûte à différentes profondeurs. La zone de stockage magmatique la plus profonde se situe à 11 km sous le niveau de la mer et alimente un système de stockage intermédiaire composé de différentes zones s’étendant probablement de 3 à 7 km de profondeur. À mesure que le magma remonte, il traverse un réseau complexe de fractures et atteint finalement la dernière zone de stockage, située au-dessus du niveau de la mer, à l’intérieur de l’édifice volcanique.

Modèle sismique-tectonique 3D mettant en évidence la corrélation entre les clusters sismiques et les principales structures géologiques. Source : INGV)

Les chercheurs ont analysé les schémas sismiques des 30 kilomètres de croûte sous le volcan de 2005 à 2024, en accordant une attention particulière à la variation de ces schémas selon les régions de la croûte. En général, les régions de la croûte terrestre comportant des zones de stockage magmatique actives présentent des valeurs b plus élevées que les régions plus stables, car les zones actives connaissent plutôt de petits séismes. À l’inverse, les régions plus stables de la croûte terrestre subissent généralement plus de séismes importants car la force nécessaire pour briser la roche est plus importante.
Ainsi, en suivant la valeur b au fil du temps, les chercheurs pourraient suivre le mouvement du magma à travers la croûte profonde jusqu’à la première zone de stockage, puis vers le système de stockage intermédiaire, et enfin vers la zone de stockage peu profonde. Cette méthode pourrait permettre aux scientifiques d’estimer la chronologie des éruptions de l’Etna.
Source : Live Science via Yahoo News.

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While Mount Etna is under sharp criticism from the UNESCO for the poor management of its Park, a newly discovered way to monitor magma movements beneath the volcano could help scientists forecast when it might erupt.

Etna’s most recent eruption, in June 2025, ejected a huge 6.5-kilometer-high cloud of ash and triggered an avalanche of hot lava blocks and other debris. The eruption was expected, so officials were able to issue warnings on the morning of the event, but predictions are rarely as reliable.

According to a new study published by INGV scientists on October 8 2025 in the journal Science Advances , the novel method could make it easier to predict Mount Etna’s eruptions. The researchers analyzed a parameter called the b value, which describes the ratio of low-magnitude to high-magnitude earthquakes in a region of Earth’s crust. This ratio can change as magma rises through the crust to the summit of a volcano.

A geophysicist at INGV’s Etna Observatory explains that « changes in the b value over time reflect how the stress inside the volcano is evolving. Since magma ascent induces stress changes within the crust, tracking the b value can help reveal different stages of magma transfer from depth to the surface. »

The b value is an established parameter in volcanology, but the researchers examined it in a novel way, with an updated statistical model. By compiling 20 years’ worth of earthquake data from Mount Etna, they found a very strong correlation between the b value and Etna’s volcanic activity.

Mount Etna sits in the collision zone between the African and European tectonic plates. As a result, a vertical fracture in Earth’s crust underlies the volcano, thus facilitating the rise of magma to the surface. The crust beneath Mount Etna is up 30 km thick. Magma rises through this volume before an eruption, but instead of replenishing a single magma chamber, the molten rock feeds a series of interconnected storage zones that are embedded in the crust at different depths. The deepest magma storage zone is 11 km below sea level, and it feeds an intermediate storage system with different zones likely extending 3 to 7 km deep. As magma rises, it travels through an intricate network of fractures and eventually reaches the last storage zone, which is located above sea level inside the volcano edifice.

The researchers analyzed seismic patterns in the 30 kilometers of crust beneath the volcano from 2005 to 2024, paying particular attention to how these patterns varied between crustal regions. Generally, regions of Earth’s crust with active magma storage zones show higher b values than more stable regions do, because the active zones experience more small earthquakes than bigger ones. Conversely, regions of Earth’s crust that are more stable typically experience more big earthquakes than smaller ones, because it takes more force to break the rock.

So, by tracking the b value over time, it may be possible for researchers to follow the movement of magma through the deep crust to the first storage zone, up from there to the intermediate storage system, and up again to the shallow storage zone. This method could help experts estimate the timings of eruptions at Mount Etna.

Source : Live Science via Yahoo News.

Les causes de la crise sismique à Santorin (Grèce) // Causes of the seismic crisis in Santorini (Greece)

Étrangement, nous ne sommes pas capables de prédire les séismes ou les éruptions volcaniques, mais nous pouvons expliquer pourquoi et comment ces événements naturels se sont produits. Une nouvelle étude tente d’expliquer la cause de la sismicité qui a déclenché une vague de panique à Santorin début 2025.

Source: NASA

Fin janvier 2025, une importante crise sismique a touché les îles grecques de Santorin, Amorgos et Anafi. Ces îles de la mer Égée ont connu une série d’essaims comprenant plus de 28 000 événements, dont plusieurs d’une magnitude supérieure à M5.0. Les habitants de Santorin craignaient une violente éruption volcanique. Nombre d’entre eux ont décidé de fuir et de se réfugier en lieu sûr. Au bout d’environ un mois, la crise sismique s’est terminée sans dégâts majeurs.

Source : TW/SAM, Google

Aujourd’hui, les scientifiques pensent avoir trouvé le coupable : il semble qu’un dyke magmatique se soit rapidement élevé des profondeurs de la croûte terrestre et ait déclenché l’essaim sismique du mois de janvier. Publiée en septembre 2025 dans la revue Nature, l’étude révèle également un lien surprenant entre Santorin et Kolumbo, un volcan sous-marin situé non loin de l’île et initialement suspecté d’être à l’origine de la crise sismique.

Source: Nature

Grâce à de nouveaux instruments et à l’intelligence artificielle, les scientifiques sont désormais en mesure de suivre le mouvement du magma sous la région, ce qui leur permettra de mieux évaluer le risque éruptif la prochaine fois que ces îles connaîtront une nouvelle crise sismique.
On sait que cette partie de la mer Égée a une histoire volcanique explosive. Une méga-éruption en 1560 av. J.-C. a anéanti la civilisation minoenne. De son côté, le volcan Kolumbo, tapi sous l’eau à un peu plus de six kilomètres au nord-est de Santorin, constitue également une menace pour la région. En 1650, une explosion a déclenché d’importants tsunamis et généré une brume de gaz nocif pouvant être mortel.
Santorin et Kolumbo sont tous deux des systèmes volcaniques actifs, susceptibles d’entrer à nouveau en éruption un jour ou l’autre. C’est pourquoi les habitants de Santorin, d’Amorgos et d’Anafi ont craint le pire lorsque la terre a commencé à trembler au début de cette année.
Alors que de nombreux habitants fuyaient Santorin, les scientifiques essayaient de déterminer la cause de la crise sismique. Ils ont été surpris de constater que les séismes s’éloignaient rapidement de Santorin et se propageaient vers l’est, en se concentrant dans une zone de failles à proximité, et non sous des volcans connus. Les scientifiques ne savaient pas s’il s’agissait d’un événement magmatique ou tectonique.

Heureusement, certains de leurs collègues surveillaient déjà Santorin et Kolumbo. MULTI-MAREX, un projet interdisciplinaire germano-grec visant à transformer la région en laboratoire scientifique, était pleinement opérationnel lorsque la forte sismicité a commencé. Des capteurs avaient été déployés à l’intérieur du cratère du Kolumbo où ils ont détecté des signaux sismiques et des variations de pression provenant du fond marin. L’équipe scientifique a également utilisé des satellites équipés de radars capables de suivre les moindres déformations de la région, ainsi que des stations GPS terrestres et des détecteurs de gaz volcaniques. Les chercheurs ont même utilisé une forme d’intelligence artificielle avec des programmes d’apprentissage automatique conçus à partir de décennies de données sismiques. Ces programmes sont capables identifier les moindres séismes et de localiser précisément leur origine dans la croûte terrestre.

De juillet 2024 à janvier 2025, avant la crise sismique, les données ont montré que Santorin s’était légèrement soulevée, avec une hausse des émissions de dioxyde de carbone et d’hydrogène, signe qu’un nouveau magma entrait dans le réservoir magmatique peu profond. Cette situation est souvent passée inaperçue à l’époque. C’est pourtant à ce moment-là que l’essaim sismique a commencé.

De fin janvier à fin février, la sismicité a migré de Santorin vers les eaux au sud de Kolumbo. La source se trouvait à une profondeur de 18 kilomètres et la sismicité a progressé jusqu’à un peu moins de 3 kilomètres de la surface en quelques semaines seulement. Les instruments ont révélé que cette activité sismique était liée à un dyke magmatique d’environ 13 km de long qui remontait vers la surface. Au cours de son ascension, le magma a brisé des kilomètres de roches et a exercé une pression sur une série de failles à proximité, provoquant leur rupture. Au final, l’intrusion magmatique a déclenché une réaction sismique en chaîne, à l’origine des secousses les plus fortes observées sur l’île de Santorin. Simultanément, alors que le dyke s’élevait à travers la croûte, le réservoir magmatique situé sous Santorin et Kolumbo se vidangeait, provoquant l’affaissement des deux volcans.

Source: Nature

L’ascension rapide du dyke faisait craindre que le magma puisse atteindre les fonds marins et provoquer une activité explosive. Heureusement, le dyke a stoppé son ascension, probablement à cause d’une alimentation insuffisante (son volume est estimé à environ 0,31 km³), ce qui a mis fin à la crise sismique.
Cependant, si l’intrusion magmatique a pris fin prématurément cette fois, d’autres pourraient ne pas faire de même. À l’avenir, une meilleures compréhension du système d’alimentation magmatique permettra aux chercheurs de suivre le magma en temps réel et d’alerter les habitants en cas de risque d’éruption.
Source : Nature.

NB : Un visiteur de mon blog précise que la contribution française à cette étude a été primordiale. Les deux chercheurs les plus impliqués étaient Nikolai Shapiro, Directeur de recherches au CNRS et Florent Brenguier, Physicien des observatoires. Ils sont tous les deux enseignants-chercheurs à l’Institut des Sciences de la Terre de Grenoble. Ce travail a aussi fait l’objet d’un article dans le journal « Le Monde » du samedi 27 septembre 2025.

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Strangely, we are not able to predict earthquakes or volcanic eruptions, but we are able to explain why these natural events occurred. A new study tried to explain the cause of the seismicity that triggered a wave of panic in Santoriny early in 2025.

In late January 2025, a significant seismic crisis affected theGreek islands of Santorini, Amorgos, and Anafi. These Aegean islands experienced a series of swarms including over 28,000 events, among which several had magnitudes above M5.0. Locals on Santorini feared that a violent volcanic eruption might occur. Many local residents decided to flee and go and live in a safet place.

After about a month, the seismic crisis ended without incident. Today, scientists think they have found the culprit : it looks as if a sheet of magma rapidly rose from the depths of the Earth’s crust and triggered the seismic swarm.

Published in September 2025 in the journal Nature, a study also revealed a surprising connection between Santorini and Kolumbo, a submarine volcano not far from the island and which was initially suspected to be the cause of the seismic crisis. .

Thanks to a new instruments and artificial intelligence, scientists now know they can track the movement of magma beneath the region, which allows them to better forecast the likelihood of an eruption the next time these islands begin to shake.

It is well known that this part of the Aegean Sea has an explosive volcanic history.a Mega eruption in 1560 B.C.wiped outa civilization. Kolumbo, hiding underwater just over six kilometers to the northeast, is also a threat to the region. In 1650, an explosion there triggered tall tsunamis and released a deadly haze of noxious gas.

Both Santorini and Kolumbo are active volcanic systems, likely to erupt again someday. This is why the residents of Santorini, Amorgos, and Anafi feared the worst when the earth started to shake earlier this year.

As many of its residents fled Santorini, scientists scrambled to work out what was causing the seismic crisis. Surprisingly, the quakes quickly moved away from Santorini and offshore to the east, clustering within a nearby fault zone and not beneath any known volcanoes.Scientists did not know whether it was magmatic or tectonic. Luckily, scientists were already monitoring Santorini and Kolumbo. In particular, the MULTI-MAREX project, a German-Greek-led interdisciplinary effort to turn the region into a natural scientific laboratory, was fully operating when the quakes began.

Sensors had been deployed within the Kolumbo’s crater and detected seismic signals and pressure changes from the seafloor. The team also used radar-equipped satellites able to track the subtle shifts in the shape of the region, as well as GPS ground stations and volcanic gas detectors. They even deployed a form of artificial intelligence: machine learning programs trained on decades of seismic data. These programs could identify the smallest earthquakes and pinpoint exactly where in the crust they were coming from.

From July 2024 to January 2025, prior to the seismic crisis, the data showed that Santorini uplifted slightly, and more carbon dioxide and hydrogen gas leaked out of its roof, indicating that new magma was filling up its own shallow magma reservoir. This situation went largely unnoticed. Then the seismic swarm began.

From late January to the end of February, the seismicity migrated from Santorini to below the waters south of Kolumbo. They started at a depth of 18 kilometers and rose to just under 3 kilometers below the surface in just a few weeks.

The instruments revealed that a dike of magma was rushing to the surface. As it did so, it smashed through kilometers of brittle rock and put pressure on a series of nearby faults, causing them to rupture. In short, the dike intrusion set off a chain reaction, and this was what generated the stronger shaking experienced on the island.

Simultaneously, as the dike rose through the crust, the magma reservoir below both Santorini and Kolumbo shrank as its own molten rock was escaping. This caused both volcanoes to subside.

The dike’s rapid ascent meant that magma might reach the shallow seafloor and cause some explosive activity. Fortunately, the dike stopped its ascent, and the crisis came to an end. There probably was not enough magma in the dike so that it was unable to reach the surface. Its volume is estimated at approximately 0.31 cubic kilometers.

However, while this intrusion ended prematurely, others might not. And in the future sketching out other aspects of the plumbing system will help researchers track dangerous magma in real time and warn locals.

Source : Nature.

Câbles à fibre optique et vêlage des glaciers // Fiber optic cables and glacier calving

Pour le grand public, les câbles à fibre optique représentent avant tout la technologie qui achemine Internet au domicile. En réalité, ces câbles ont bien d’autres applications. Ils sont notamment capables de détecter les signaux du milieu environnant. Une technologie, la détection acoustique distribuée (DAS), est si sensible qu’elle pourrait même, dans les années à venir, avertir de l’imminence d’un séisme. La DAS permet de détecter des signaux de contrainte de fréquence acoustique, tout au long d’un tronçon de fibre (d’où le qualificatif de « distribuée »), par opposition à un sismomètre classique qui donne une mesure ponctuelle.
Des chercheurs ont récemment posé un câble à fibre optique sur le plancher océanique près d’un glacier du Groenland. La technique a révélé avec une précision inédite ce qui se passe lors d’un vêlage, lorsque des blocs de glace s’effondrent dans l’océan. Cela pourrait permettre de mieux comprendre les processus à l’origine de la détérioration rapide de la calotte glaciaire du Groenland.
Avant même que l’homme ne commence à modifier le climat, les glaciers du Groenland vêlaient naturellement. Lorsque les températures étaient plus basses, la calotte glaciaire se régénérait rapidement grâce aux chutes de neige.

Photo : C. Grandpey

Aujourd’hui, avec la hausse des températures, la fonte des glaces augmente la quantité d’eau de fonte qui s’écoule sous les glaciers, les lubrifie et accélère leur vitesse de progression. En conséquence, le Groenland perd désormais beaucoup plus de glace qu’il n’en régénère.
Le problème est que la plupart des modèles scientifiques sous-estiment la quantité de glace qui fond à l’endroit où les glaciers groenlandais sont en contact avec les fonds marins. Cela n’est pas dû à un manque d’efforts de la part des glaciologues ; il est surtout trop dangereux de s’approcher d’un vêlage pour recueillir des données.
C’est pour cela que les chercheurs ont tendu 10 kilomètres de câble à fibre optique parallèlement au front de vêlage d’un glacier dans un fjord du sud du Groenland . Chaque fois que le glacier se fracture et laisse tomber de la glace dans l’eau, il « pince » le câble, un peu comme un guitariste qui pince une corde. Ces vibrations diffusent la lumière à l’intérieur de la fibre optique vers deux « récepteurs » sur terre, alimentés par des panneaux solaires et des batteries. L’un d’eux traite les données DAS, là où l’acoustique se propage dans l’eau, tandis que l’autre détermine les variations de température dans le fjord.
Lors d’un vêlage, un mur d’eau s’éloigne du front du glacier, mais le système DAS est également en mesure de détecter le mouvement de l’eau sous la surface. Des vagues, parfois gigantesques, s’agitent le long du câble sous-marin, soulevant et abaissant l’interface entre les eaux froides de surface et les eaux chaudes profondes.

Vêlage du glacier Sawyer en Alaska (Vidéo : C. Grandpey) :

https://www.youtube.com/watch?v=jZtvNMxoxdY

En général, l’eau plus chaude et plus salée plonge vers le fond car elle est plus dense, tandis que l’eau plus froide et plus douce issue de la fonte du glacier reste à la surface. Cette eau froide forme également une sorte de couche isolante au bord du glacier, empêchant la fonte de se poursuivre. Or, le câble à fibre optique montre que lorsqu’un pan de glace tombe dans le fjord, il fait remonter les eaux plus chaudes à la surface et perturbe la couche isolante, ce qui favorise la fonte du glacier. De plus, à mesure que l’iceberg s’éloigne du glacier, il brasse encore plus d’eau, un peu comme un bateau qui crée son propre sillage, phénomène invisible sous la surface.
Contrairement aux scientifiques qui naviguent autour d’un front de vêlage, les câbles à fibre optique collectent de nombreuses données, sans danger pour l’homme. Les chercheurs n’ont pu exploiter leur câble que pendant trois semaines, mais ils prévoient de mener d’autres études en utilisant des relevés à des échelles de temps beaucoup plus longues, afin de surveiller l’évolution du vêlage tout au long de l’année. S’ils parviennent à déployer davantage de câbles près des zones habitées le long des côtes du Groenland, ils pourraient même concevoir un système d’alerte précoce pour les tsunamis provoqués par le vêlage des glaciers.
Source : Grist via Yahoo News.

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For the general public, fiber optic cables are above all known as the technology that brings the Internet to their homes. Actually, the cables have many more applications. In particular, they are able to detect signals from the surrounding environment: Known as distributed acoustic sensing, or DAS, the technology is so sensitive that it may one day in the coming years even warn you of an impending earthquake.

Today, researchers have laid a fiber optic cable on the seafloor near a glacier in Greenland, revealing in unprecedented detail what happens during a calving event, when chunks of ice drop into the ocean. That, in turn, could help better understand the hidden processes driving the rapid deterioration of the island’s ice sheet.

Even before humans started changing the climate, Greenland’s glaciers were calving naturally. When temperatures were lower, the ice sheet was also readily regenerating as snow fell.

As temperatures have climbed, more melting is creating more meltwater, which flows underneath glaciers, lubricating them and accelerating their speed. Accordingly, Greenland now sheds much more ice than it regenerates.

The challenge is that most models underestimate the amount of ice melting where Greenland’s glaciers touch the sea. This is not due to a lack of effort from glaciologists ; it’s just extremely dangerous to get up close to massive chunks of falling ice to collect data.

Taking a different aproach in a fjord in south Greenland, researchers strung 10 kilometers of cable parallel to a glacier’s “calving front.” Whenever the glacier fractured, or dropped ice into the water, it “plucked” the cable, like a guitarist plucking a string. These vibrations scattered light in the fiber optics back to two “interrogator” devices, powered by solar panels and batteries, on land. One of these handled the DAS data, or the acoustics propagating through the water, while the other determined temperature changes in the fjord.

During a calving event, a wall of water rushes away from the ice. But the DAS system also picked up a hidden movement of water beneath the surface, as the waves, which can be huge, pulsed across the seafloor cable, raising and lowering the interface between cold surface waters and warm deep waters.

Typically, warmer, saltier water sinks to the bottom because it is denser, while colder, fresher water from glacial melt sits at the surface. The latter also forms a sort of insulating layer at the edge of the glacier, preventing more melting. But the fiber optic cable shows that as an iceberg drop into the fjord, it stirs those warmer waters to the surface and disturbs the insulating layer, thus encouraging more melting of the glacier. And as the iceberg drift away from the glacier, it stirs still more water, like a boat creating its own wake, but invisible under the surface.

In contrast to scientists boating around a calving front, fiber optic cables cheaply, safely, and passively collect a lot of of data. The researchers were only able to operate their cable for three weeks, but they plan to do further studies that use readings from much longer timescales, monitoring how calving changes throughout the year. If they’re able to deploy more cables near Greenland’s coastal cities, they might even be able to design an early-warning system for ice-induced tsunamis.

Source : Grist via Yahoo News.