Catégorie : Science

La Science peut-elle permettre la détection des nuages de cendre volcanique? // Can Science help detect volcanic ash clouds?

En 2010, l’éruption de l’Eyjafjallajökull en Islande a déclenché une vague de panique dans le ciel et les nuages ​​de cendre ont paralysé le trafic aérien dans une grande partie de l’Europe. Dans les années qui ont suivi, plusieurs tentatives ont été faites pour essayer de trouver des solutions afin d’éviter que semblable problème se reproduise à l’avenir. Cependant, aucun progrès significatif n’a été réalisé dans ce domaine. Si un autre énorme nuage de cendre devait envahir le ciel européen, il est fort probable que les avions seraient de nouveau cloués au sol.
Un article récemment publié sur le site web Science News explique qu’un nouvel algorithme pourrait «permettre de protéger les avions contre les dangereuses cendres volcaniques». On nous dit qu’il faut cinq à dix minutes à la cendre volcanique pour atteindre une hauteur de 11 kilomètres dans le ciel et se trouver ainsi sur les couloirs des vols  commerciaux, avec un risque certain pour les moteurs des aéronefs.
Les scientifiques ont mis au point un nouvel algorithme permettant d’identifier et de suivre rapidement la trajectoire des nuages ​​de cendre produits par les éruptions. Ils expliquent qu’en utilisant des images satellites, le programme peut mesurer la température, la hauteur et la trajectoire des nuages en l’espace de trois minutes environ.
En suivant les panaches de cendre quasiment en temps réel, les scientifiques peuvent alerter les autorités compétentes et leur conseiller de modifier les bulletins d’alerte concernant les cendres volcaniques ou de modifier les trajectoires de vol des avions se dirigeant vers des éruptions potentiellement dangereuses. La nouvelle technologie pourrait être particulièrement utile pour les volcans qui ne sont pas surveillés dans les régions qui se trouvent loin de tout. Il faut savoir que sur environ 1 500 volcans actifs dans le monde, moins de 10% sont surveillés.
L’algorithme numérise les images prises par les satellites météorologiques américains et japonais en orbite autour de l’équateur et qui enregistrent les images de vastes étendues de la Terre toutes les 30 secondes.
La difficulté consiste à faire la différence entre les types de nuages, par exemple entre les nuages éruptifs et la formation de gros nuages d’orages. Dans ce cas, l’algorithme analyse la «température de luminosité». En effet, lorsque des nuages ​​de cendre surchauffés montent dans le ciel, ils refroidissent rapidement à l’approche de la stratosphère.
Les chercheurs ont mis au point l’algorithme en se basant sur 79 éruptions volcaniques observées dans les données satellitaires de 2002 à 2017. Lorsque l’algorithme a utilisé des données de générations précédentes, il a pu identifier avec précision les nuages ​​de cendre dans environ 55% des cas. À l’aide de données provenant de satellites plus récents, le programme a repéré les nuages ​​dans près de 90% des cas.

Source: Science News.

L’article montre que des progrès ont été accomplis, mais mettre face à face la Science et la Nature peut être dangereux car la Nature n’est pas une science exacte. Je ne voudrais pas être dans un avion confronté aux 10% de nuages ​​de cendre qui n’ont pas été détectés par le programme scientifique décrit dans l’article!
Source: Science News.

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In 2010, the eruption of Eyjafjallajökull in Iceland sent a wave of panic in the skies and the ash clouds paralysed air traffic in a large part of Europe. In the years that followed, several attempts were made to try and find solutions in order to avoid similar problems in the future. However, no significant progress has been made. Should another huge ash cloud invade the European skies it is highly likely that the planes will be grounded again.

A recent article released on the website Science News explains us that a new algorithm could “help protect planes from damaging volcanic ash.” We are told that it takes five to ten minutes for volcanic ash to shoot 11 kilometres into the sky  and reach altitudes at which commercial jets cruise, and potentially harm their engines.

Scientists have developed a new algorithm that can identify and track explosive ash clouds soon after volcanoes erupt. They explain that by using satellite imagery, the program can measure the temperature, height and trajectory of the expanding clouds within about three minutes.

By tracking the ash plumes in near real time, scientists can alert aviation authorities if there is a need to alter any volcanic ash advisories or change the flight paths of any planes flying toward hazardous eruptions. The new technology could be especially useful for tracking unmonitored volcanoes in remote regions. Out of the roughly 1,500 active volcanoes across the globe, fewer than 10 percent are monitored.

The algorithm works by scanning images taken by U.S. and Japanese weather satellites that zip around the equator, snapping pictures of large swaths of the Earth as frequently as every 30 seconds.

The challenge is to tell the difference between different types of clouds. To distinguish the eruption of volcanic ash clouds and the formation of large thunderstorms, for example, the algorithm analyzes the “brightness temperature”. Indeed, as superheated ash clouds surge into the sky, they cool quickly as they near the stratosphere.

The researchers trained the algorithm on 79 volcanic eruptions seen in satellite data from 2002 to 2017. When the algorithm used data from earlier satellite generations, it accurately identified ash clouds about 55 percent of the time. Using data from newer satellites, the program spotted the clouds in nearly 90 percent of cases.

Source : Science News.

The article shows us that progress is being made, but confronting Science with Nature can be dangerous as Nature is by no means an exact science. I would not like to be in a plane confronted with the 10 percent of ash clouds that were not spotted by the scientific program described in the article!

Nuage de cendre produit par l’éruption de l’Eyjafjallajökull (Islande) en 2010 (Crédit photo: Wikipedia)

Un cratère géant sous la calotte glaciaire du Groenland // A giant crater beneath Greenland’s ice sheet

Quand on parle de cratères, on pense tout d’abord aux volcans, mais il ne faudrait pas oublier les cratères d’impact laissés par les météorites. L’un des plus célèbres est Meteor Crater dans l’Arizona aux Etats Unis, mais il en existe de nombreux autres dans le monde, comme l’astroblème de Rochechouart-Chassenon dans la Haute Vienne, à une trentaine de kilomètres de mon domicile.

Selon un article publié le 14 novembre 2018 dans la revue Science Advances, des scientifiques ont découvert au Groenland, sous le glacier Hiawatha, un énorme cratère d’impact plus grand que la ville de Paris. C’est probablement l’une des 25 plus grandes structures d’impact sur Terre. Il s’agit d’une dépression circulaire dans le substrat rocheux. Elle mesure 31 km de diamètre, à un kilomètre sous la glace, et a probablement été causée par la chute d’un astéroïde ferreux d’environ un kilomètre de diamètre.
Il ne fait guère de doute que l’impact a eu des conséquences environnementales importantes dans l’hémisphère nord et peut-être même au-delà. Un tel événement a pu affecter le climat et faire fondre une grande partie de la glace. Cela a pu aussi provoquer un afflux soudain d’eau froide dans le détroit de Nares entre le Canada et le Groenland, avec un impact sur les courants océaniques dans la région.
Les chercheurs ne sont pas sûrs de l’âge exact du cratère, mais pensent qu’il est peu probable qu’il soit antérieur à la formation de la calotte glaciaire du Groenland au début du Pléistocène, il y a plus de deux millions d’années. En utilisant des techniques de datation, ils ont constaté que la jeune glace recouvrant le cratère était en bon état, mais que la glace plus profonde et plus ancienne présentait de nombreux débris et était très dégradée.
Ce cratère est le premier du genre à être découvert dans le nord-ouest du Groenland. Il ajoute une pièce importante au puzzle du paysage qui se cache sous la gigantesque calotte glaciaire. Bien que les sondages de la calotte glaciaire du Groenland par radar aéroporté aient commencé dans les années 1970, il n’a pas été possible de procéder à une étude détaillée de la calotte avant les deux dernières décennies.
Après avoir effectué leur découverte initiale, les chercheurs ont collecté trois échantillons de sédiments déposés par une rivière s’écoulant du glacier. Dans l’un des échantillons, des grains de quartz angulaires avec de petites inclusions fluides étaient présents et montraient des signes du choc subi au cours de l’impact. Plusieurs de ces grains sont constitués de matériaux carbonés et de verre, probablement dérivés de la fusion par impact de grains de minéraux dans le substrat rocheux. Des analyses supplémentaires ont révélé que le sédiment contenait des concentrations élevées de nickel, de cobalt, de chrome et d’or, ce qui est la preuve d’une météorite ferreuse relativement rare.
Source: Presse internationale.

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When we talk about craters, we first think of volcanoes, but we should not forget the impact craters left by meteorites. One of the most famous is Meteor Crater in Arizona in the United States, but there are many others in the world, like the “astroblème Rochechouart-Chassenon” in Haute Vienne (France), about thirty kilometers from my home.

According to an article published on November 14th, 2018 in the journal Science Advances, scientists have discovered a huge impact crater larger than the Paris area beneath Greenland’s Hiawatha Glacier. It could be one of the 25 largest impact structures on Earth. It is a 31-kilometre-wide circular bedrock depression up to a kilometre below the ice and was likely caused by a fractionated iron asteroid about a kilometre wide.

Its impact probably had substantial environmental consequences in the Northern Hemisphere and perhaps even more widely. It may have affected the climate and melted much of the ice. This may have caused a sudden influx of cold water in the Nares Strait between Canada and Greenland, which in turn may have affected the ocean currents in the area.

The researchers are unsure of its exact age, but suggest it is unlikely to predate the Pleistocene inception of the Greenland Ice Sheet, more than two million years ago. Using dating techniques, they inferred that the young ice covering the crater is in a good state but that deeper and older ice is debris-rich and heavily disturbed.

The crater is the first of its kind to be discovered in northwest Greenland, and adds another important piece to the jigsaw of the long-hidden landscape lying underneath its giant ice sheet. While airborne radar sounding of the Greenland Ice Sheet began in the 1970s, comprehensive surveying of the ice sheet has only become possible over the past two decades.

After making their initial discovery, the researchers retrieved three sediment samples deposited by a river draining out of the glacier. In one sample, angular quartz grains with small fluid inclusions were present and showed signs of being shocked by an impact. Several of these grains consist of carbonaceous materials and glass that are likely derived from impact melting of mineral grains in the bedrock. Further testing of subsamples found the sediment contained elevated concentrations of nickel, cobalt, chromium and gold, indicative of a relatively rare iron meteorite.

Source: International news media.

Photos: C. Grandpey

Un système automatique d’alerte éruptive sur l’Etna (Sicile) // An automatic eruptive alert system on Mt Etna (Sicily)

Selon la presse sicilienne, un système automatique destiné à alerter la population en cas d’éruption a été testé avec succès sur l’Etna  pendant 8 ans, de 2008 à 2016. Il a pu détecter 57 des 59 épisodes éruptifs une heure à l’avance. Basé sur un réseau de capteurs acoustiques, le système a été mis au point par un groupe de scientifiques de l’Université de Florence. Les résultats des tests ont été publiés dans le Journal of Geophysical Research.
Les scientifiques ont placé des capteurs sonores à environ 6 kilomètres du plus haut volcan actif d’Europe. Ces capteurs sont capables d’envoyer des signaux d’avertissement par le biais de messages et de courriers électroniques. À l’aide de ce système, le gouvernement italien a pu mettre au point en 2015 un plan d’alerte prêt à être déclenché une heure avant une éventuelle éruption.

Les chercheurs expliquent que les volcans génèrent des ondes sonores de basse fréquence qui ne peuvent pas être entendues par l’oreille humaine avant une éruption. Ces infrasons peuvent parcourir des milliers de kilomètres à l’intérieur du volcan et sont plus étroitement liés à une éruption que les ondes sismiques.
L’un des scientifiques a fait remarquer que la plupart des 1 500 volcans actifs dans le monde ne sont pas surveillés en temps réel. L’étude des ondes sismiques liées aux mouvements du magma est souvent insuffisante ; elle devrait être accompagnée d’une alerte automatique capable d’accélérer les procédures et réduire les risques. Après les premiers tests positifs sur l’Etna, les capteurs seront également testés sur d’autres volcans. L’objectif est de créer un réseau mondial de surveillance.

Source : Presse sicilienne.

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According to the Sicilian press, an automatic system intended to alert the population in the event of an eruption has been successfully tested for 8 years on Mount Etna, from 2008 to 2016. It was able to detect 57 of the 59 eruptive episodes one hour in advance. Based on a network of acoustic sensors, the system was developed by a group of scientists from the University of Florence. The test results were published in the Journal of Geophysical Research.
Scientists set up sound sensors about 6 kilometres from the highest active volcano in Europe. These sensors are capable of sending warning signals through messages and emails. Using this system, the Italian government could develop in 2015 an alert plan ready to be triggered one hour before an eruption.
The researchers explain that volcanoes generate low frequency sound waves that can not be heard by the human ear before an eruption. These infrasounds can travel thousands of kilometres inside the volcano and are more closely related to an eruption than the seismic waves.
One of the scientists pointed out that most of the 1,500 active volcanoes in the world are not monitored in real time. The study of seismic waves related to the movements of magma is often insufficient; it should be accompanied by an automatic alert capable of speeding up procedures and reducing risks. After the first positive tests on Mt Etna, the sensors will also be tested on other volcanoes. The goal is to create a global surveillance network.
Source: Sicilian newspapers.

Photo: C. Grandpey

Du méthane sous le Katla (Islande) // Methane beneath Katla Volcano (Iceland)

Le méthane (CH4) est un gaz à effet de serre beaucoup plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2). Il inquiète de plus en plus les environnementalistes car il contribue au changement climatique. Comme je l’ai expliqué dans plusieurs articles, dans les régions arctiques, le méthane est emprisonné dans le pergélisol. Avec la hausse globale des températures, le sol dégèle et libère ce gaz, ce qui contribue au réchauffement de la planète.
Une étude récente publiée dans la revue Scientific Reports a fait de nouvelles révélations inquiétantes. En effet, le Sólheimajökull, un glacier islandais connecté au volcan Katla, l’un des plus actifs du pays, rejette d’énormes quantités de méthane. Les chercheurs ont découvert que pendant les mois d’été il laisse échapper quotidiennement jusqu’à 41 tonnes de méthane par l’intermédiaire des eaux de fonte du glacier. L’étude est la première à montrer que le méthane est rejeté en aussi grande quantité par les glaciers.
L’identification et la compréhension des sources de méthane non reconnues jusqu’à maintenant, dans des secteurs comme les glaciers, sont très importantes pour la modélisation du changement climatique. Si le volcan et le glacier islandais sont représentatifs d’autres systèmes similaires, cela signifie que des volumes de méthane non encore comptabilisés s’échappent dans l’atmosphère. Il devient de plus en plus évident que de vastes zones d’activité géothermale sous les immenses calottes glaciaires de l’Antarctique et du Groenland produisent probablement de grandes quantités de méthane.
L’équipe scientifique a prélevé des échantillons d’eau accumulée devant le front du glacier pour mesurer les concentrations de méthane. Les chercheurs ont constaté que, par rapport aux autres rivières et sédiments de la région, les niveaux de ce gaz étaient beaucoup plus élevés sur le Sólheimajökull. Les plus fortes concentrations se trouvent au point où la rivière émerge sous le glacier. Une analyse plus poussée a permis aux chercheurs de trouver la source exacte du méthane: il provient de l’activité microbiologique sur le soubassement du glaciers. Lorsque le méthane entre en contact avec l’oxygène, il se combine normalement pour former du dioxyde de carbone. Cependant, s’agissant du Sólheimajökull, lorsque l’eau de fonte atteint le soubassement du glacier, elle entre en contact avec les gaz du volcan. Ces gaz réduisent la teneur en oxygène de l’eau, permettant ainsi au méthane produit d’être dissous et transporté à l’extérieur du glacier.
Les scientifiques estiment que le volcan fournit les conditions nécessaires au développement des microbes et à la libération du méthane dans l’eau de fonte. En d’autres termes, la chaleur géothermale transforme le volcan en un incubateur géant.
Les chercheurs ont conclu, suite aux observations sur le Sólheimajökull et le Katla, que de nombreux autres volcans actifs recouverts de glace produisaient probablement du méthane de la même manière. Ils espèrent maintenant conduire des recherches semblables au Groenland ou en Antarctique. Si de grandes zones géothermales situées sous ces inlandsis produisent du méthane comme en Islande, et si le réchauffement climatique se poursuit à son rythme actuel, les conséquences pourraient être préoccupantes. Des quantités d’eau de fonte de plus en plus importantes vont atteindre le soubassement des glaciers. Cela favorisera une plus grande connectivité avec les zones volcaniques et géothermales enfouies sous la glace. Si une zone géothermale est reliée à un système hydrologique, cela signifie que le méthane peut s’échapper dans l’atmosphère au lieu d’être piégé sous la glace.
Source: Newsweek.

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Methane (CH4) is a greenhouse gas far more potent than carbon dioxide (CO2). It is becoming of increasing concern because of its potential to contribute to climate change. As I explained in several posts, in Arctic regions, methane is locked up in permafrost. As global temperatures increase, the soil thaws and methane is released, contributing to further warming.

A recent study published in Scientific Reports has made more worrying revelations. Indeed, huge amounts of methane are being released from Sólheimajökull, an Icelandic glacier connected to Katla, one of the country’s most active volcanoes. Researchers found that up to 41 tonnes of methane are released through meltwater from the glacier every day over the summer months. The study is the first to show methane is released from glaciers on such a large scale.

Identifying and understanding previously unrecognized sources of methane, like on glaciers, is very important to climate change models. If this volcano and glacier are representative of other similar systems, it could mean masses of previously unaccounted methane are being released into the atmosphere. There is increasing evidence for large zones of geothermal activity beneath the world’s biggest ice sheets in Antarctica and Greenland, so there could be a large amount of methane being produced there.

The team took water samples from the edge of the lake in front of the glacier to measure the concentrations of methane. They found that compared to other nearby rivers and sediments, the levels were far higher. The highest concentrations of methane were at the point where the river emerges from beneath the glacier. Further analysis allowed the researchers to find the exact sources of the methane: it was produced by microbiological activity on the glacier bed. When methane comes into contact with oxygen it normally combines to form carbon dioxide. However, at Sólheimajökull, when the meltwater reaches the bed of the glacier it comes into contact with gasses from the volcano. These gases lower the oxygen content in the water, allowing the methane produced to be dissolved and transported out of the glacier.

The ssientists believe that the volcano provides the conditions necessary for microbes to thrive and release methane into the meltwater. In other words, the geothermal heat turns the volcano into a giant incubator.

Researchers say that while the study only focuses on Sólheimajökull and Katla, there are many other ice-covered active volcanoes that could produce methane in a similar way. The team now hopes to carry out similar research in Greenland or Antarctica. If large geothermal areas beneath these ice sheets produce methane like in Iceland, and if global warming continues at its current rate, the consequences could be concerning. The increased amount of meltwater produced in a warming world will access the bed of the glacier. This may encourage greater connectivity with volcanic and geothermal areas buried beneath the ice. A hydrologically connected geothermal area means the methane can escape to the atmosphere rather than being trapped beneath the ice.

Source : Newsweek.

Eau de fonte du Sólheimajökull (Photo: C. Grandpey)