Catégorie : Science

Réchauffement climatique et cycle de l’eau // Climate change and water cycle

Les climatologues ont prévenu que l’un des principaux effets du changement climatique serait la perturbation du cycle de l’eau. La vie quotidienne et les activités humaines étant déterminées par les systèmes hydrologiques, il est important de comprendre l’impact du changement climatique sur l’approvisionnement en eau potable, l’assainissement, la production alimentaire et énergétique.
La relation entre eau, énergie, agriculture et climat est aussi importante que complexe. Le changement climatique risque de déséquilibrer l’équilibre relativement stable dans lequel notre civilisation s’est construite et de compromettre la sécurité des systèmes d’approvisionnement en eau, d’alimentation et d’énergie. Au fil du temps, les effets du réchauffement planétaire provoqué par les gaz à effet de serre générés par l’homme sont devenus se plus en plus évidents. En 2017, les gaz tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N2O) ont atteint des niveaux record. La concentration de dioxyde de carbone a atteint aujourd’hui une moyenne de plus de 410 parties par million à l’échelle de la planète, ce qui est le plus haut niveau jamais enregistré.
Alors que la température moyenne de la Terre continue d’augmenter, nous pouvons nous attendre à un impact significatif du changement climatique sur les ressources en eau et à des effets dévastateurs. Le réchauffement climatique perturbe le cycle de l’eau et les précipitations. Selon des scientifiques du GIEC, les risques de sécheresse et de précipitations extrêmes sont de plus en plus importants. Avec des températures moyennes plus élevées et un air plus chaud pouvant contenir plus d’eau, il est possible que de longues périodes sèches se mêlent à des épisodes de précipitations brèves mais importantes, avec risque d’inondations, et le changement climatique est susceptible d’exacerber ces événements.

Des recherches récentes ont lié certains événements de précipitations extrêmes au changement climatique. C’est ainsi que plusieurs études ont conclu que le changement climatique créait des conditions favorables à des excès de précipitations qui ont entraîné plusieurs inondations dévastatrices. Ce fut le cas lors de l’ouragan Florence en Caroline du Nord en 2018 et l’ouragan Harvey dans le sud-est du Texas en 2017.
Les montagnes sont le point de départ de nombreuses rivières et autres sources d’eau douce. Au total, les eaux de fonte et les eaux de ruissellement en provenance des montagnes fournissent plus de 50% des ressources en eau douce de la planète. Cependant, à mesure que la température augmente, les glaciers et le manteau neigeux fondent à une vitesse sans précédent. De nombreux glaciers reculent et certains risquent de disparaître au 21ème siècle. En conséquence, les zones qui dépendaient des glaciers pour leur approvisionnement en eau douce devront chercher d’autres sources.
La capacité de stockage de l’eau en montagne sera rendue encore plus compliquée si la hausse des températures remplace les précipitations sous forme de neige par celles sous forme de pluie. Bien que plus de pluie que de neige puisse sembler un avantage, cela risque de signifier une disponibilité réduite de l’eau. Comme l’eau de pluie s’écoule plus vite que la neige en train de fondre, il est possible que les niveaux d’humidité du sol et de recharge des nappes souterraines soient affectés et réduits. Les régions dont l’eau de fonte est la principale source d’alimentation en eau douce pourraient être confrontées à des pénuries, en particulier vers la fin de l’été.
Il existe de nombreuses autres relations entre le changement climatique et l’eau. Par exemple, le changement climatique a réchauffé la surface des océans et entraîné une prolifération d’algues indésirables. C’est ce qui s’est passé récemment avec les sargasses dans les Caraïbes (voir mes notes à ce sujet). Ces événements peuvent nuire à l’économie et à la santé humaine, mais aussi entraver le tourisme et la pêche.

En Inde, où vivent 1,3 milliard d’habitants, près de la moitié de la population fait face à une crise de l’eau. Plus de 20 villes du pays, comme New Delhi ou Bangalore, auront épuisé leurs nappes phréatiques d’ici deux ans. Cela signifie qu’une centaine de millions de personnes devront vivre sans eau issue de puits. Dans le Pendjab, l’un des principaux greniers agricoles de l’Inde, les paysans se plaignent du niveau des nappes phréatiques, qui a baissé de 12, 18 ou 30 mètres en une seule génération. L’eau accumulée sur des milliers d’années depuis la dernière ère glaciaire est pompée pour les besoins de l’agriculture industrielle, pour la révolution verte. Le gouvernement envisage de construire de nouveaux et importants barrages (l’Inde en compte déjà 5 000) et dévier des cours d’eau vers les régions asséchées. En attendant, le changement climatique donne lieu à des précipitations de plus en plus irrégulières durant la mousson, vitale pour les populations, alors que la demande en eau douce ne cesse d’augmenter avec les 16 millions de citoyens indiens supplémentaires chaque année.

Tous ces facteurs et exemples montrent que l’eau deviendra un élément clé dans le monde au cours des années à venir. Le manque d’eau dans certains pays entraînera inévitablement des migrations de population et même des conflits. Si nos gouvernements ne font aucun effort pour prendre des mesures visant à réduire les gaz à effet de serre et le réchauffement de la planète, ils seront confrontés à de très graves problèmes.

Source : Presse et organismes internationaux.

——————————————————

Climate scientists have warned that one of the primary effects of climate change would be the disruption of the water cycle. Since everyday life and human activities aredetermined by hydrological systems, it is important to understand the impact that climate change will have on drinking water supplies, sanitation, food and energy production.

The relationship between water, energy, agriculture and climate is as important as it is complex. Climate change has the potential to tip out of balance the relatively stable climate in which civilization has been built and jeopardize the security of water, food and energy systems. Over time, the effects of global warming due to human-generated greenhouse gases in the atmosphere have become more evident. In 2017, major gases, like carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) hit record levels. The year’s carbon dioxide concentration reached a global average of 410 parts per million, which was the highest ever recorded.

As the earth’s average temperature continues to rise, we can expect a significant impact on water resources with the potential for devastating effects on these resources. Climate change disrupts the water cycle and precipitation. According to scientists from the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), there is increasing probability for more intense droughts and precipitation events. With higher average temperatures and warmer air that can hold more water, a pattern might emerge of lengthy dry spells interspersed with brief but heavy precipitation and possible flooding. Climate change can exacerbate these events.

Recent research has tied certain extreme precipitation events to climate change. Several studies concluded that climate change created conditions that made torrential rainfall more likely, leading to several recent devastating flooding events, for example, Hurricane Florence in North Carolina in 2018 and Hurricane Harvey in southeastern Texas in 2017.

Mountains are critical headwaters to numerous rivers and other freshwater sources. In all, mountain meltwater and runoff provide more than 50 percent of the world’s freshwater. Yet as global temperatures elevate, mountain glaciers and snowpack are melting at an unprecedented rate. Many mountain glaciers are in retreat, and some are in danger of disappearing within the 21st century. Thus, areas that previously depended on glaciers for freshwater will then have to seek other sources.

Further complicating mountain water storage capability is the greater likelihood that warmer temperatures make precipitation fall as rain rather than snow. Although more rain than snow may seem like a plus, it could mean reduced water availability. Because rain flows faster than melting snow, levels of soil moisture and groundwater recharge may be reduced. Areas that rely on meltwater as their primary freshwater source could increasingly experience water shortages, especially towards the end of summer, and will have to seek other sources.

Numerous other relationships between climate change and water exist. For instance, climate change has warmed up water bodies and caused harmful algal blooms to become greater problem in rivers, lakes and oceans around the world. This is what recently happened with sargassum in the Caribbean.  These events can hurt the economy and human health, hampering tourism and shutting down fisheries and shellfish harvesting.

In a recent article, the National Geographic gave the example of the water crisis in India, home to 1.3 billion people. Nearly half of the population is facing a water crisis. More than 20 cities in the country, such as New Delhi or Bangalore, will have depleted their water tables within two years. This means that a hundred million people will have to live without water from wells. In Punjab, one of India’s largest agricultural granaries, peasants complain about groundwater levels, which have dropped 12, 18 or 30 metres in a single generation. Water accumulated over thousands of years since the last ice age is pumped for the needs of industrial agriculture, for the green revolution. The government plans to build new and large dams (India already has 5,000) and divert rivers to dry areas. In the meantime, climate change is giving rise to increasingly erratic rainfall during the monsoon season, which is vital for the population, while demand for freshwater continues to grow with an additional 16 million Indian citizens each year.

All these factors and examples show that water will become a key element in the world in future years. The lack of water in some countries will inevitably trigger population migrations and even wars. If our governments make no efforts to take measures to reduce greenhouse gases and global warming, they will be confronted with very serious problems.

Source: International press and institutions.

L’eau, d’origine glaciaire ou autre, représentera un atout majeur dans les prochaines décennies (Photo: C. Grandpey)

L’inquiétant réchauffement des océans // Oceans are warming faster than previously thought

Selon une nouvelle étude récemment publiée dans la revue Science, la chaleur piégée par les gaz à effet de serre fait s’élever la température des océans plus rapidement que prévu. Les résultats de l’étude prouvent que les affirmations antérieures d’un ralentissement du réchauffement de la planète au cours des 15 dernières années étaient sans fondement.
La nouvelle étude repose sur le réseau Argo, une flotte de près de 4 000 robots flottants dispersés sur les océans de la planète. Ils plongent à quelques jours d’intervalle à une profondeur de 2 000 mètres et mesurent la température, le pH, la salinité, et envoient d’autres informations sur nos océans. Depuis le milieu des années 2000, le réseau Argo fournit des données cohérentes et à grande échelle sur les variations de température des océans. Avant Argo, les données dans ce domaine étaient rares et peu fiables.
Le réchauffement des océans constitue un marqueur essentiel du changement climatique car environ 93% de l’énergie solaire excédentaire piégée par les gaz à effet de serre s’accumule dans les océans. De plus, contrairement à la température de surface de la Terre, celle des océans n’est pas affectée par les variations d’une année à l’autre causées par des événements climatiques tels que El Nino ou des éruptions volcaniques.
La nouvelle analyse montre que les tendances en matière d’évolution thermique des océans correspondent à celles prédites par les principaux modèles de changement climatique et que le réchauffement mondial des océans s’accélère.
En se référant à un scénario dans lequel aucun effort n’a été fait pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, les modèles CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project 5) prévoient que la température de l’eau des océans jusqu’à 2 000 mètres de profondeur augmentera de 0,78°C d’ici la fin de ce siècle. La dilatation thermique provoquée par cette hausse de température ferait monter le niveau de la mer de 30 centimètres, ce qui vient s’ajouter à l’élévation déjà importante du niveau de la mer causée par la fonte des glaciers et de la banquise. Le réchauffement des océans contribue également à renforcer les tempêtes, les ouragans et les précipitations extrêmes. 2018 a été la quatrième année la plus chaude jamais enregistrée sur Terre; elle a été aussi l’année la plus chaude jamais enregistrée dans les océans, tout comme 2017 et 2016 auparavant.
Source: Science et UC Berkeley. .

—————————————————-

According to a new study recently published in the journal Science, the heat trapped by greenhouse gases is raising ocean temperatures faster than previously thought. The results provide further evidence that earlier claims of a slowdown in global warming over the past 15 years were unfounded.

The new study relies on the Argo network, a fleet of nearly 4,000 floating robots that drift throughout the world’s oceans, every few days diving to a depth of 2000 metres and measuring the ocean’s temperature, pH, salinity and other pieces information. Argo has provided consistent and widespread data on ocean heat content since the mid-2000s. Prior to Argo, ocean temperature data was sparse and not fully reliable.

Ocean heating is a critical marker of climate change because an estimated 93 percent of the excess solar energy trapped by greenhouse gases accumulates in the world’s oceans. What’s more, unlike surface temperatures, ocean temperatures are not affected by year-to-year variations caused by climate events like El Nino or volcanic eruptions.

The new analysis shows that trends in ocean heat content match those predicted by leading climate change models, and that global ocean warming is accelerating.

Taking into account a scenario in which no effort has been made to reduce greenhouse gas emissions, the Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) models predict that the temperature of the top 2,000 metres of the world’s oceans will rise 0.78°C by the end of the century. The thermal expansion caused by this bump in temperature would raise sea levels 30 centimetres, on top of the already significant sea level rise caused by melting glaciers and ice sheets. Warmer oceans also contribute to stronger storms, hurricanes and extreme precipitation. 2018  was the fourth warmest year on record on the surface; it was also the warmest year on record in the oceans, as was 2017 and 2016 before that.

Source : Science & UC Berkeley. .

Ces courbes montrent que les océans se réchauffent plus vite en surface, entre 0 et 700 mètres de profondeur (courbe violette), qu’en profondeur, entre 700 et 2000 mètres (courbe grise). [Source : Institute of Atmospheric Physics, Beijing]

La fonte de l’Antarctique (suite) // The melting of Antarctica (continued)

C’est l’été en ce moment dans l’hémisphère sud. L’Australie croule sous une vague de chaleur incroyable et l’Antarctique continue à fondre, et pas seulement à cause de la chaleur actuelle. Le problème est beaucoup plus profond et inquiétant.

Selon le dernier rapport des Proceedings of the National Academy of Sciences, rapport des comptes-rendus de l’Académie Nationale des Sciences aux Etats-Unis, la fonte annuelle de la glace est plus rapide que jamais en Antarctique, environ six fois plus qu’il y a quarante ans. Cette disparition de la glace a déjà été responsable d’une montée de 1,4 centimètre du niveau des océans de la planète entre 1979 et 2017.

Le rythme de fonte prévu pour les prochaines années devrait entraîner une élévation désastreuse du niveau des océans. Des études indiquent qu’une montée de 1,80 mètre d’ici 2100 – l’une des prévisions scientifiques les plus pessimistes – provoquerait l’inondation de nombreuses villes côtières où vivent des millions de personnes dans le monde.

Pour effectuer la dernière étude, les chercheurs ont évalué de manière exhaustive la masse de glace dans dix-huit régions de l’Antarctique. Ils ont utilisé pour cela des données fournies par des photographies aériennes en haute résolution prises par des avions de la NASA, ainsi que des images radar provenant de satellites de multiples agences spatiales. Ces différentes données ont permis de déterminer qu’entre 1979 et 1990, l’Antarctique avait perdu en moyenne 40 milliards de tonnes de masse glaciaire par an. A partir de 2009 et jusqu’en 2017, ce chiffre est passé à 252 milliards de tonnes chaque année. Plus inquiétant encore, les scientifiques ont repéré des zones dans l’Est, autrefois considérées comme relativement « à l’abri du changement », qui perdent désormais beaucoup de glace. J’ai attiré l’attention dans une note précédente sur le risque de désintégration de cette partie du continent.

Si la glace de l’Antarctique venait à fondre complètement, elle provoquerait une élévation estimée à 57 mètres du niveau des mers. A elle seule, la calotte glaciaire de l’Antarctique Est contient environ la moitié des réserves d’eau douce de la planète. Sa fonte ferait monter les mers de 52 mètres, contre 5 mètres pour la partie Ouest du continent.

Source : France Info, National Academy of Sciences.

J’ai consacré un chapitre entier de mon livre “Glaciers en péril » à la fonte de la glace en Antarctique.

—————————————————-

It’s summer right now in the southern hemisphere. Australia is confronted with an incredible heat wave and Antarctica continues to melt, not just because of the current heat. The problem is much deeper and disturbing.
According to the latest report from the Proceedings of the National Academy of Sciences in the United States, the annual melting of ice is faster than ever in Antarctica, about six times faster than forty years ago. This disappearance of the ice has already been responsible for a rise of 1.4 centimetres in the level of the world’s oceans between 1979 and 2017.
The projected rate of melting for the next few years should lead to a disastrous rise in the level of the oceans. Studies indicate that a rise of 1.80 metres by 2100 – one of the most pessimistic scientific predictions – would flood many coastal cities where millions of people live in the world.
To complete the latest study, the researchers performed an exhaustive assessment of the ice mass in 18 Antarctic regions. They used data provided by high-resolution aerial photographs taken by NASA aircraft, as well as radar images from satellites of multiple space agencies. These data showed that between 1979 and 1990, Antarctica lost an average of 40 billion tonnes of ice mass per year. From 2009 until 2017, this figure has increased to 252 billion tonnes each year. More worryingly, scientists have spotted areas in the east, once considered relatively « safe from change, » which are now losing much ice. I drew attention in a previous note to the risk of disintegration of this part of the continent.
If the Antarctic ice melted completely, it would cause an estimated 57-metre rise in sea level. The East Antarctic Ice Sheet alone contains about half of the world’s freshwater reserves. Its melting would raise the seas by 52 metres, against 5 metres for the western part of the continent.
Source: France Info, National Academy of Sciences.

Les températures en 2018 // Temperatures in 2018

Le « shutdown » qui paralyse les administrations américaines va forcément avoir un impact sur la diffusion des bilans de températures pour l’année 2018. Tout comme la Smithsonian Institution pour les informations volcaniques, la NASA et la NOAA sont impactées et on ne sait toujours pas quand aura lieu le retour à la normale. .

En attendant, le National Center for Atmospheric Prediction (NCEP) et le National Center for Atmospheric Research (NCAR) confirment la rumeur qui circulait, à savoir que 2018 a été  la quatrième année la plus chaude. Les deux agences donnent des résultants très proches, avec +0,40°C et +0,43°C au-dessus de la moyenne 1981-2010. L‘année 2018 n’a pas été tirée vers le haut par El Niño, ce qui explique qu’elle n’ait pas battu le record de 2016. L’Europe a connu sa 3ème année la plus chaude. Comme je l’indiquais précédemment, 2018 arrive en tête en France.

La NASA, la NOAA, le Berkeley Earth et le Met Office, qui utilisent les relevés au sol et les températures de surface de la mer devraient pointer 2018 à la 4ème place également, comme vient de le faire la JMA au Japon.  Le NCEP et le NCAR sont également touchés par le shutdown américain et ne publient plus rien depuis le 23 décembre 2018. En conséquence, le bilan présenté ici concerne la période qui va du 1er janvier au 23 décembre 2018. La fin d’année n’aurait évidemment rien changé au classement final puisque 2018 devance 2005 de 0,05°C, ce qui ne se perd par en une semaine. On notera que ces 4 dernières années sont les plus chaudes de l’archive NCEP-NCAR, qui remonte à 1948.

Sur la période 1948-2018, le rythme du réchauffement est de 0,13°C par décennie, d’après le couple NCEP-NCAR. Sur les 30 dernières années, le rythme est passé à 0,23°C par décennie. Depuis 2008, la tendance est de 0,34°C par décennie.

Le European Center for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF), centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme, n’a pas été impacté par le shutdown et a publié un bilan complet. Le Centre place 2018 au 4ème rang, quasiment à la 3ème place, donc au niveau de 2015, mais derrière 2016, 2017.

Pour comparer les températures mondiales récentes au niveau préindustriel tel que défini dans le rapport spécial du GIEC sur le «Réchauffement de la planète de 1,5°C», il convient d’ajouter 0,63°C à ces valeurs. Ce qui donnerait +1,03°C pour NCEP-NCAR en 2018 et 1,06°C pour ECMWF.

En observant les données fournies par les différents centres météorologiques à travers le monde, il apparaît assez clairement que l’est du Pacifique n’a pas connu des anomalies positives propices à une température globale élevée. Avec des conditions La Niña en début d’année, 2018 aurait probablement été plutôt froide sans la forte concentration de CO2 qui avoisine désormais les 410 ppm (409,43 ppm le 11 janvier 2019), contre 280 ppm pour la période préindustrielle et 180 ppm pour les périodes glaciaires.

Pour l’Europe également, les quatre dernières années sont parmi les plus chaudes des archives ECMWF. 2018 se classe au 3e rang avec 1,16°C au-dessus de la moyenne 1981-2010. Des records de chaleur ont été battus dans de nombreux pays comme la France où 2018 a été l’année la plus chaude de l’histoire.

D’après les dernières prévisions du Met Office publiées fin décembre, la température mondiale devrait rester à un niveau élevé en 2019 et approcher le record de 2016 en raison du changement climatique et de l’effet du phénomène El Niño dans le Pacifique. Celui-ci étant prévu avec une faible intensité, le coup d’accélérateur lié à la variabilité naturelle serait nettement moins important qu’en 2016. L’arrivée d’El Niño est jugée très probable cet hiver même s’il tarde à se manifester.

Source : global-climat.

——————————————————–

The shutdown that paralyzes US administrations will inevitably have an impact on the release of temperature reports for the year 2018. Like the Smithsonian Institution for volcanic information, NASA and NOAA are impacted and we still do not know when the situation will get back to normal. .
Meanwhile, the National Center for Atmospheric Prediction (NCEP) and the National Center for Atmospheric Research (NCAR) confirm the rumour that 2018 was the fourth hottest year ever. The two agencies give very similar results, with + 0.40°C and + 0.43°C above the 1981-2010 average. The year 2018 was not influenced by El Niño, which explains why it did not break the 2016 record. Europe had its third hottest year. As I put it previously, 2018 comes first in France.
NASA, NOAA, Berkeley Earth and the Met Office, using ground surveys and sea surface temperatures, are expected to point to 2018 in 4th place as well, just like JMA has done in Japan. NCEP and NCAR are also affected by the US shutdown and have not published anything since December 23rd, 2018. Accordingly, the results presented here relate to the period from January 1st to December 23rd, 2018. The end of year would obviously not have changed anything in the final ranking since 2018 is ahead of 2005 by 0.05°C, which can’t be lost in a week. It should be noted that these last 4 years are the hottest of the NCEP-NCAR archive, which dates back to 1948.
Over the period 1948-2018, the rate of warming is 0.13°C per decade, according to NCEP-NCAR. Over the past 30 years, the pace has increased to 0.23°C per decade. Since 2008, the trend has been 0.34°C per decade.
The European Center for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF) has not been impacted by the shutdown and has published a comprehensive review. The Center places 2018 in 4th place, almost in 3rd place at the level of 2015, but behind 2016 and 2017.
To compare recent global temperatures with the pre-industrial level as defined in the IPCC Special Report on « Global Warming of 1.5°C », 0.63°C should be added to these values. This would give an increase of 1.03°C for NCEP-NCAR in 2018 and 1.06°C for ECMWF.
When observing the data provided by the different meteorological agencies around the world, it is quite clear that the eastern Pacific has not experienced any positive anomalies that would lead to a high global temperature. With La Niña conditions at the beginning of the year, 2018 would probably have been rather cold without the high concentration of CO2 now approaching 410 ppm (409.43 ppm on January 11th, 2019), compared with 280 ppm for the pre-industrial period and 180 ppm for the ice ages.
For Europe too, the last four years are among the hottest of the ECMWF archives. 2018 ranks 3rd, with 1.16°C above the 1981-2010 average. Heat records have been broken in many countries such as France where 2018 was the hottest year in history.
According to the latest Met Office forecasts released in late December, global temperature is expected to remain high in 2019 and approach the 2016 record due to climate change and the effect of the El Niño phenomenon in the Pacific. As El Niño is planned with a weak intensity, the acceleration linked to the natural variability should be much less significant than in 2016. The arrival of El Niño is considered very likely this winter even if it is taking quite a long time to appear.
Source: global-climat.

Carte montrant les anomalies pour l’année 2018 (Source: Copernicus / ECMWF)

Evolution des températures annuelles dans le monde (Source : NCEP-NCAR)