Catégorie : Science

Trou dans la couche d’ozone arctique (suite) // Hole in the Arctic ozone layer (continued)

Dans une note publiée le 29 avril 2020, j’indiquais que le trou dans la couche d’ozone arctique s’était refermé. Il avait été détecté au mois de mars par des chercheurs du Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS). Trois fois plus grand que le Groenland, il était le plus vaste jamais observé sur la région.1997 et 2011 sont les seules autres années où l’on a enregistré un tel appauvrissement stratosphérique au-dessus de l’Arctique.

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, la fermeture du trou dans la couche d’ozone n’a rien à voir avec la chute des émissions de gaz à effet de serre due à la période de confinement actuelle imposée par la crise du coronavirus. Le phénomène est tout simplement la conséquence de la rupture du vortex polaire. Ce dernier avait été particulièrement puissant au cours des dernières semaines, avec des températures très froides dans la région. Cette situation avait favorisé une accumulation anormale sur l’Arctique de composants néfastes à l’ozone, d’où l’appauvrissement de la couche.

Il y a quelques jours, le vortex polaire s’est désagrégé. En s’affaiblissant, il a laissé le champ libre à des arrivées d’air plus chaud. Ainsi, des températures dépassant les moyennes de l’Arctique de plus de 5°C ont été enregistrées le 20 avril 2020. Cela a permis le retour d’un air plus riche en ozone dans la région.

Les chercheurs du CAMS indiquent qu’il faut s’attendre au retour d’un vortex polaire plus puissant dans les prochains jours. Toutefois, cela ne devrait pas avoir d’effet sur la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique.

Source : Presse scientifique internationale.

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In a post released on April 29th, 2020, I indicated that the hole in the Arctic ozone layer had closed. The hole had been detected in March by researchers from the Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS). Three times the size of Greenland, it was the largest ever observed in the region. 1997 and 2011 are the only other years in which there has been such a stratospheric depletion over the Arctic.
Contrary to what one might think, the closing of the hole in the ozone layer has nothing to do with the drop in greenhouse gas emissions due to the current lockdown period imposed by the coronavirus crisis . The phenomenon is quite simply the consequence of the rupture of the polar vortex. The latter had been particularly powerful in recent weeks, with very cold temperatures in the region. This had favoured an abnormal build-up of ozone-depleting components over the Arctic, resulting in the depletion of the layer.
A few days ago, the polar vortex disintegrated. While weakening, it opened the door to warmer air arrivals. As a result, temperatures above the Arctic more than 5°C above average were recorded on April 20th, 2020. This resulted in the return of more ozone-rich air to the region.
CAMS researchers say that a more powerful polar vortex will be back in the coming days. However, this is not expected to affect the ozone layer over the Arctic.
Source: International scientific press.

Modélisation du trou dans la couche d’ozone (Source : ESA)

18 mai 1980, le jour où le Mont St Helens a explosé (1ère partie) // May 18th, 1980, the day when Mount St Helens exploded (part 1)

Avril 1980, les jours d’avant.

Le 18 mai 2020 marquera le 40ème anniversaire de l’éruption cataclysmale du Mont St Helens en mai 1980. Dans un article récent, l’US Geological Survey (USGS) explique le travail effectué par les volcanologues américains pendant les jours qui ont précédé l’événement.
Il y a quarante ans, aucun scientifique de l’USGS n’était formé à la surveillance de tous les types de volcans actifs. Le travail se limitait à l’observation des éruptions du Kilauea et du Mauna Loa à Hawaï; et les volcanologues n’avaient jamais étudié sur le terrain les volcans composites qui s’alignent le long de la Chaîne des Cascades. De plus, les instruments n’étaient pas aussi performants que ceux utilisés aujourd’hui. Les ordinateurs n’étaient pas répandus et les observations par satellite se comptaient sur les doigts de la main.
Début avril, un renflement avait été observé sur le flanc nord du Mont St Helens ; les glaciers se fracturaient sous sa poussée et un cratère s’était formé à l’arrière de cette bosse qui gonflait en direction du nord. Le phénomène était inquiétant, mais les scientifiques ne savaient pas s’il s’agissait d’un événement superficiel ou le signe d’une déformation plus profonde et plus grande ampleur qui pourrait se développer au-delà du volcan.

Crédit photo: USGS

Pour répondre à cette question, le personnel de l’USGS sur le terrain au mois d’avril 1980 a utilisé le Spirit Lake, alors encore recouvert de glace au nord du volcan, comme inclinomètre à liquide. Les scientifiques ont cloué des repères en bois sur des souches d’arbres ou des embarcadères autour du lac. Grâce à des rotations d’hélicoptères, ils ont relevé les niveaux d’eau sur six sites pendant environ 20 minutes et calculé les différences. La répétition des mesures jusqu’à la fonte de la glace à la mi-avril n’a montré aucune variation significative de niveau.

Vue du Spirit Lake avec le Mont St Helens à l’arrière-plan (Photo: C. Grandpey)

Les scientifiques ont alors commencé à se concentrer les mesures de déformation sur le renflement apparu sur le versant nord du Mont St Helens. La surface plane du parking du terrain de camping Timberline, situé juste au nord-est du renflement, était parfaite pour mesurer l’inflation, en utilisant une méthode mise au point par le HVO à Hawaii. Des clous ont été enfoncés dans la chaussée aux extrémités d’un triangle d’environ 10 m de côté. Ils ont servi de points de repères pour déterminer les variations d’élévation relatives. Des mesures répétées, souvent pendant des tempêtes de neige, ont révélé les variations d’élévation du sol. Sept relevés entre le 30 mars et le 30 avril ont montré une inclinaison globale environ 2 microradians par jour à bonne distance du renflement. Cette petite variation d’inclinaison était une preuve supplémentaire que la déformation était concentrée sur le renflement proprement dit.

Mesure du tilt (inclinaison) au parking du camping de Timberline (Crédit photo: USGS)

D’importantes inclinaisons de plusieurs dizaines de microradians pendant seulement quelques minutes se superposaient à l’inclinaison globale. Le parking oscillait d’avant en arrière, probablement sous l’effet du mouvement saccadé du renflement sur le flanc du volcan. Pour fournir des données d’inclinaison en continu, des inclinomètres électroniques ont été installés fin avril. Cependant, des problèmes techniques et l’instabilité du sol à cause du dégel ont limité leur utilisation.
Il devenait évident qu’un télémètre électronique – Electronic Distance Meter (EDM) – était indispensable pour mesurer le renflement sur le flanc du volcan. Les EDM performants étaient coûteux et difficilement disponibles à cette époque. Un tel instrument était disponible à la Smithsonian Institution et un prêt a été conclu. Les mesures ont commencé le 20 avril 1980.
Les mesures EDM ne sont pas simples. Un EDM suppose l’installation d’une cible qui réfléchit un rayon laser vers l’instrument.

Normalement, des prismes en verre coûteux sont utilisés, mais tout ce qui devait être installé sur le renflement devait être bon marché. L’USGS a opté pour des réflecteurs routiers en plastique qui ont été vissés sur une planche qui a été ensuite boulonnée sur un panneau en acier enfoncé dans le sol à des emplacements situés sur et  près du renflement, et accessibles par hélicoptère. A l’aide de ces cibles de fortune, de l’EDM et d’un théodolite optique à l’ancienne, les scientifiques de l’USGS ont pu mesurer la progression du renflement qui atteignait jusqu’à 1,5 m par jour. Ils ont pu aussi définir les limites du renflement et obtenir des données fiables.
Source: USGS.

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April 1980, the days before the event.

May 18th, 2020 will mark the 40th anniversary of the powerful Mt St Helens eruption in May 1980. In a recent article, the U.S. Geological Survey (USGS) explains the work they had to do during the days that preceded the event.

Forty years ago, no scientists in the USGS and academia were adept at monitoring all types of active volcanoes. Their expertise came from the observations of eruptions on Kilauea and Mauna Loa in Hawaii; they had never worked on the steep composite volcanoes that dominate the Cascade Range. Equipment was remedial by today’s standards, computers were not in general use, and satellite observations were limited.

By early April, a growing bulge had appeared high on the north flank of the volcano (see image above), cracking glaciers and leaving a crater behind as it moved northward. This phenomenon was alarming, but scientists did not know whether it was a shallow feature or only the tip of deeper, larger deformation that might reach beyond the volcano.

To answer this question, USGS staff in April used ice-covered Spirit Lake (see image above) north of the volcano as a large liquid tiltmeter. They nailed wooden yardsticks to tree stumps or dock piers around the lakeshore where open water was present. Using helicopter hops, they read water levels at six sites in about 20 minutes and calculated their differences. Repeat measurements until the ice melted in mid-April showed no change.

The scientists could thus focus deformation measurements on the bulge itself. The flat parking lot at Timberline campground just northeast of the bulge was perfect for measuring tilt, using a method developed at HVO (see photo above). They drove nails into the pavement at the tips of a triangle about 10 m on a side and leveling determined their relative elevations. Repeated leveling, often during snowstorms, found changes in elevation caused by tilting ground. Seven levelings (March 30th – April 30th) showed an overall tilt away from the bulge at about 2 microradians per day. This small tilt was further evidence that deformation was concentrated in the bulge itself.

Huge tilts of tens of microradians lasting only a few minutes were superimposed on the overall tilt. The parking lot was swaying back and forth, probably because of jerky movement of the bulge itself. To provide continuous tilt data, electronic platform tiltmeters were installed in nearby areas in late April. However, instrument problems and sites made unstable by thawing ground limited their use.

It became clear that there was the need for an electronic distance meter (EDM) to make measurements of the bulge itself. Powerful EDMs were expensive and not readily available. An instrument was located at the Smithsonian Institution and a loan was arranged. Measurements began on April 20th, 1980. EDM measurements were not straightforward. An EDM requires a target that reflects a laser back to the instrument (see principle above). Normally, costly glass prisms were used, but anything on the bulge had to be cheap. HVO opted for plastic highway reflectors that were screwed to a board which was bolted onto a steel signpost driven into the ground at helicopter-accessible sites on and near the bulge. These makeshift targets, the loaned EDM, and an old-fashioned optical theodolite allowed USGS scientists to measure bulge movement of up to 1.5 m per day, define the limits of the bulge, and otherwise obtain reliable data.

Source : USGS.

L’éruption du Kilauea (Hawaii) déclenchée par la pluie? La réponse du HVO ! // Kilauea eruption triggered by the rain ? HVO’s answer !

La note précédente faisait référence à un article de The Guardian expliquant que, selon une étude récente, l’éruption du Kilauea en 2018 (Hawaï) aurait été déclenchée par des précipitations extrêmes au cours des mois précédents.
En réponse à cette étude, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) écrit: « Cette hypothèse sur les fortes précipitations est source de réflexion, mais les habitants de la Grande Ile d’Hawaii doivent-ils craindre pour autant que de fortes pluies provoquent la prochaine éruption? »
Au vu des données rassemblées par le HVO en 2018, ainsi que de nombreuses études sur les éruptions précédentes, la réponse du HVO est que non, les habitants de la Grande Ile n’ont pas à redouter une telle corrélation. L’augmentation de la pression dans le système magmatique – qui est bien plus forte que la variation de pression causée par l’infiltration des eaux de pluie – a été le principal moteur de déclenchement de l’éruption de 2018.
Pour le HVO, l’annonce de l’éruption se trouve dans les données de déformation du sol dans sur l’ensemble du Kilauea dans la période qui a précédé l’événement. C’est ce que j’ai expliqué dans ma note précédente en montrant la courbe du tiltmètre en 2013, époque où l’inflation de l’édifice volcanique était déjà enregistrée. Plus près de nous, les tiltmètres et les stations GPS ont enregistré un soulèvement rapide de la surface du sol au niveau du Pu’uO’o à partir de mars 2018, suite à l’augmentation de la pression dans le système d’alimentation. De plus, une inflation rapide a commencé au sommet du Kilauea quelques semaines plus tard, lorsque le réservoir sommital a commencé gonfler. Cette augmentation de pression magmatique s’est traduite par une hausse de niveau des lacs de lave dans le Pu’uO’o et au sommet du Kilauea, avec des débordements spectaculaires sur le plancher de l’Halema’uma’u.
Cette situation a conduit le HVO à publier un bulletin spécial le 17 avril 2018, dans lequel il était fait état de l’augmentation de la pression magmatique, avec le risque de voir une nouvelle bouche éruptive apparaître dans l’East Rift Zone.
En résumé, si l’on se réfère aux paramètres de surveillance du HVO, il est évident que c’est bien la hausse de pression du magma qui a été le moteur de déclenchement des événements de fin avril et début mai 2018. Aucun processus externe, comme les précipitations, n’est intervenu.
Source: USGS / HVO.

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The previous postreferred to an article published in The Guardian explaining that, according to a recent study, the 2018 Kilauea eruption (Hawaii) had been triggered by extreme rainfall in the preceding months.

As a response to the study, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) writes: “This hypothesis about heavy rainfall is thought-provoking, but does it mean that Hawaii residents need to be concerned that heavy rain might cause the next eruption?”

Based on the observatory’s analysis of data collected in 2018, plus many studies of previous eruptions, HVO’s answer is that no, residents need not be concerned about a connection. Increasing pressure in the magmatic system, which far exceeds the change in pressure modelled as due to rainwater infiltration, was the primary driver in triggering the 2018 eruption.

For HVO, the smoking gun is found in the ground deformation record across a broad region of Kilauea Volcano leading up to the eruption. This was what I explained in my previous post showing the tiltmeter plot in 2013 when inflation of the volcanic edifice was already recorded. More specifically, tiltmeter and GPS stations recorded rapid uplift of the ground surface, best explained as the result of increasing pressure within the magmatic plumbing system at Pu’uO’o, starting in March 2018. Rapid uplift began at the summit of Kilauea a few weeks later as the summit reservoir began inflating. This pressurization was widespread and drove lava lakes at Pu’uO’o and the summit to unusually high levels, causing significant overflows in Halema’uma’u.

These changes were so clear that HVO issued a Volcano Activity Notice on April 17th, 2018, noting ongoing pressurization, and forecasting that a new eruptive vent could form on the East Rift Zone.

In summary, HVOs consensus interpretation of the monitoring data is that magma pressurization was the driving force in triggering the events of late April and early May of 2018. No external process, such as rainfall, is needed to explain this.

Source: USGS / HVO.

Effondrement spectaculaire du Pu’uO’o au moment de l’éruption du Kilauea en 2018 (Source: USGS / HVO)

Un volcan dans la cuisine ! // A volcano in the kitchen !

Pendant cette période de confinement, voici une solution à la fois drôle et instructive pour occuper vos enfants pendant un moment ! Tous les enfants adorent les volcans. Voici la recette pour en faire un, en éruption en plus!

Voici les ustensiles et ingrédients dont ils auront besoin:

Voici les ustensiles et ingrédients dont ils auront besoin:

– Un récipient un peu large, comme un plateau de service ou une cuvette ménagère

– Un petit seau de sable

– Une petite bouteille en plastique

– Un colorant alimentaire, rouge de préférence, ou du sirop de grenadine

– Du vinaigre blanc

– Du bicarbonate de soude

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Voici comment procéder :

1) Placer la petite bouteille au centre de la grande cuvette.

2) Former une structure de sable en forme de montagne autour de la bouteille. Ne laisse dépasser que son goulot.

3) Verser 3 cuillères à soupe de grenadine ou 1 cuillère à café de colorant rouge dans la bouteille.

4) Ajouter un verre de vinaigre blanc.

5) Introduire ensuite rapidement 2 cuillères à soupe de bicarbonate.

Ça commence à bouillonner dans la bouteille, de la mousse rouge sort par le goulot ! La mousse coule sur le sable comme la lave sur le flanc d’un volcan ! Chouette, non !

En cliquant sur ce lien, vous verrez une illustration très sympa de l’expérience, avec l’accent en plus !

https://youtu.be/4I9X5U5shK0

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Comment ça marche :
La « lave » qui s’échappe de la bouteille se forme par une réaction chimique qui se déclenche lorsqu’on mélange le bicarbonate de soude avec le vinaigre. Cela crée une réaction base / acide. Le bicarbonate de soude est une base, autrement dit une substance qui accepte les ions hydrogène. Dans le même temps, le vinaigre est un acide, une substance qui perd de l’hydrogène. Lorsqu’on mélange ces deux ingrédients, on obtient un acide très instable qui se scinde immédiatement en eau et en dioxyde de carbone (CO2). La réaction libère du dioxyde de carbone à l’intérieur de la bouteille. Ce sont les bulles qui se forment. À mesure que le dioxyde de carbone est libéré, la pression continue de s’accumuler dans le bocal. Comme le gaz prend beaucoup d’espace, il sort de la bouteille et il entraîne le liquide avec lui. Dans un volcan, il y a du magma, des roches très chaudes qui ont fondu. Elles contiennent des gaz. Ces gaz, tel un moteur, entraînent le magma hors du volcan : c’est une éruption, avec la lave qui sort du cratère!

…mais rien ne vaut un vrai volcan!

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During this lockdown period, here is something funny and educational to keep your children busy for a moment! All children love volcanoes. Here is the recipe to make one, an eruptive volcano at that!

Here are the materials and ingredients they need :

– A large tray or a large kitchen bowl

– Some sand

– A small plastic bottle

– Food colouring, preferably red, or grenadine syrup

– White vinegar

– Baling soda

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Here is how to proceed :

1) Instal the plastic bottle in the middle of the tray or kitchen bowl

2) Build a sand structure, looking like a mountain around the bottle, without covering its neck

3) Drop 3 tablespoons of  grenadine syrup or one teaspoon of food colouring into the bottle.

4) Add a glass of white vinegar.

5) Add rapidly 2 tablespoons of baking soda

The mixture starts fizzing inside the bottle and red foam starts coming out of the bottle! It then flows along the sand, like lava on the slope of a volcano… Nice, isn’t it?

By clicking on this link, you will see a video illustrating the experiment:

https://youtu.be/4I9X5U5shK0

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How does this work?

The “lava” coming out of your glass jar is formed through a chemical reaction that occurs when you combine baking soda with vinegar. This creates a base-acid reaction. The baking soda is a base which is a substance that accepts hydrogen ions. Meanwhile, vinegar is an acid which is a substance that loses hydrogen. When both of these ingredients are mixed together, it produces a very unstable acid which immediately splits up into water and carbon dioxide (CO2). The reaction releases carbon dioxide inside the glass jar. You can see this by the bubbles that are forming. As carbon dioxide is released, pressure continues to build up in the jar. Eventually, the carbon dioxide escapes the jar which causes the « lava eruption ». This experiment is a pretty accurate representative of a real life volcano eruption. Enjoy!

…but there is nothing like a real volcano!

Photo: C. Grandpey