Catégorie : Science

Confirmation de la fonte de l’Antarctique // Confirmation of the melting of Antarctica

Un article paru dans la revue Sciences et Avenir confirme un phénomène révélé depuis plusieurs mois par la presse américaine, tout en apportant quelques informations supplémentaires. La surface de la banquise en Antarctique, jusqu’alors relativement préservée des effets du réchauffement climatique, s’est brusquement réduite au cours des derniers mois, comme le montre le graphique ci-dessous.

Source: NOAA

 Contrairement à la glace du Groenland dont la surface se réduit considérablement année après année, la surface de la banquise antarctique demeurait, relativement stable, voire très légèrement à la hausse. C’est terminé. L’extension de la glace a brutalement décroché, passant de 16 à 14 millions de kilomètres carrés durant le mois de novembre qui correspond au début du printemps en Antarctique. Le phénomène a été provoqué en partie par des températures supérieures de 2 à 4°C aux normales saisonnières. Officiellement, l’origine précise de cette hausse des températures reste inconnue…

Il faudra observer attentivement la situation l’année prochaine au moment où la banquise va se reformer, après cette rupture hors norme qui marque peut-être la fin d’une tendance légèrement à la hausse observée depuis au moins les années 1970 (ligne bleue sur le graphique ci-dessus). Les glaciologues pensent que cette légère extension de la surface de glace en Antarctique était probablement due à trois facteurs : 1) Un brassage relativement faible entre les eaux de surface très froides et celles en profondeur dont la température est un peu plus élevée. Ce brassage naturel a peut-être été affaibli par l’apport d’eau douce, issue de la fonte des glaciers de l’Antarctique dans l’océan. 2) Des vents violents qui poussent régulièrement la glace de la banquise vers le large, ce qui contribue à augmenter son étendue sur l’océan. 3) Des eaux relativement froides dans le sud du Pacifique qui creusent un système de basse pression en mer d’Amundsen ; ce phénomène génère des vents qui contribuent à étendre la couverture de glace. Les données ne permettent pas actuellement de désigner lequel de ces facteurs a joué un rôle majeur dans le décrochage de la couverture glaciaire.

Des signes inquiétants sont apparus au niveau de l’énorme complexe glaciaire de l’Ouest Antarctique qui restait jusqu’à présent relativement stable. Depuis octobre 2016, une gigantesque fracture a fait son apparition et elle se propage très rapidement,  à la vitesse de cinq terrains de football par jour, de sorte qu’un gigantesque iceberg [NDLR : de la taille du département de la Lozère] menace de se détacher dans les mois à venir.

En l’état, la libération de cette énorme plaque n’aura sans doute pas de graves conséquences sur l’élévation des mers. Le problème, c’est que cette zone constitue une sorte de bouchon de glace. S’il venait à céder, une partie de ce qui est en amont pourrait glisser dans l’eau. Il est à noter que l’Antarctique représente 90% des réserves d’eau douce de notre planète. Si tout cet immense glacier venait à fondre, le niveau des océans pourrait s’élever d’une soixantaine de mètres. Nous n’en sommes pas encore là, mais les chercheurs pensent que la contribution de l’Antarctique prévue par le GIEC a été sous-estimée. Alors que les rapports du GIEC tablaient sur une contribution à l’élévation générale du niveau des mers inférieur à 10 cm d’ici 2100, des travaux scientifiques récents penchent plutôt pour un impact de l’ordre de plusieurs dizaines de centimètres. Afin de mieux prévoir les évolutions climatiques futures, un nouveau modèle – CNRM-CM6 – a été mis en place. La représentation de la physique de l’atmosphère est plus précise et celle du manteau neigeux a été nettement améliorée. L’accent a été mis sur l’hydrologie continentale ainsi que la modélisation des nappes d’eau souterraines.

Source : Sciences et Avenir.

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An article published in the magazine Sciences et Avenir confirms a phenomenon revealed for several months by the American press, while bringing some additional information. The Antarctic ice cap, previously relatively untouched by the effects of global warming, has abruptly shrunk in recent months, as shown in the graph below.

Unlike the ice of Greenland, whose surface area has considerably reduced year after year, the surface of the Antarctic ice remained relatively stable, even slightly increasing. It’s over. Ice extensions suddenly dropped from 16 to 14 million square kilometers during the month of November, which coincides with early spring in Antarctica. The phenomenon was caused in part by temperatures 2 to 4 ° C above seasonal normals. Officially, the precise origin of this rise in temperatures remains unknown …
Careful attention will have to be paid to the situation next year when the sea ice is re-forming, after this extraordinary decrease, which may mark the end of a slightly upward trend observed since at least the 1970s (blue line on the graph above). Glaciologists believe that this slight extension of the ice surface in Antarctica was probably due to three factors: 1) Relatively low mixing between very cold surface waters and those with a slightly higher temperature. This natural mixing may have been weakened by the supply of fresh water from the melting of Antarctic glaciers in the ocean. 2) Strong winds that regularly push the sea ice out to sea, which contributes to increasing its extent over the ocean. 3) Relatively cold waters in the southern Pacific which generate a low-pressure system in the Amundsen Sea; This phenomenon generates winds that contribute to the spread of ice cover. The data do not currently identify which of these factors has played a major role in the decrease of the ice cover.
Worrying signs have emerged in the enormous ice complex of West Antarctica, which until now had remained relatively stable. Since October 2016, a gigantic fracture has appeared and is spreading very rapidly, at the speed of five football pitches per day, so that a gigantic iceberg threatens to be released in the coming months.
As it stands, the release of this enormous plate will probably have no serious consequences on the rise of the seas. The problem is that this area is a kind of ice cork. If it were to yield, part of what is upstream could slip into the water. It should be noted that Antarctica accounts for 90% of the world’s freshwater reserves. If all this huge glacier melted, the ocean level could rise by some sixty meters. This is not hthe case yet, but the researchers believe that the contribution of Antarctica predicted by the IPCC has been underestimated. While IPCC reports assumed a contribution to the overall sea-level rise of less than 10 cm by 2100, recent scientific work has shown an impact of several tens of centimeters. In order to better predict future climate changes, a new model – CNRM-CM6 – has been developed. The representation of the physics of the atmosphere is more precise and that of the snowpack has been greatly improved. The emphasis has been put on continental hydrology and groundwater modeling.
Source: Sciences et Avenir.

Fin de mission pour le satellite Earth Observing-1 // Earth Observing-1’s mission comes to an end

Lorsqu’une éruption se produit quelque part dans le monde, les images satellitaires sont très précieuses pour observer et analyser la situation. L’un des satellites les plus célèbres pour effectuer de telles missions est Earth Observing-1 (EO-1) de la NASA. À l’origine, la mission du satellite devait durer un an seulement. Il a non seulement répondu à cette attente, mais est resté opérationnel pendant 16 autres années. Malheureusement, EO-1 est arrivé à la limite de ses forces, faute de carburant et, à la fin du mois de mars, on n’entendra plus parler de lui. Le satellite sortira doucement de son orbite et ira finir ses jours en boule de feu dans l’atmosphère terrestre.
EO-1 a débuté en 2000 dans le cadre du programme New Millennium de la NASA. Son objectif principal était de tester l’Advanced Land Imager, l’ancêtre des instruments d’imagerie des missions Landsat. Toutefois, il avait également à son bord le successeur probable de cette technologie: Hyperion, un imageur hyperspectral qui dispose de plus de 220 bandes spectrales. Quand il y a eu une fuite de méthane à Aliso Canyon, Hyperion a pu l’observer dans l’atmosphère.
La caractéristique la plus révolutionnaire d’EO-1 était l’expérience scientifique autonome qui a permis à l’ordinateur embarqué à bord d’EO-1 de décider quelles images prendre et à quel moment, ce qui représentait un bond en avant en termes d’autonomie spatiale. De plus, EO-1 faisait partie d’un Sensor Web, autrement dit un réseau de satellites interconnectés capables de déléguer des cibles et de s’alerter les uns les autres lorsque leurs systèmes détectent quelque chose d’intéressant, comme les éruptions volcaniques.
Ainsi, lorsque l’Erta Ale (Éthiopie) est entré en éruption en janvier 2017, les volcanologues espéraient qu’un satellite de la NASA pourrait observer l’événement et prendre des photos. Il s’est avéré qu’un satellite avait pris de l’avance et avait déjà commencé à observer le volcan, grâce à un programme d’intelligence artificielle à son bord. Le satellite en question était EO-1 qui avait effectué ce travail parfaitement! Grâce au satellite, les scientifiques ont pu observer l’éruption au bon moment, pendant sa première phase. Cela n’aurait pas été possible sans le Sensor Web. À la fin du mois de janvier, l’un des satellites du réseau avait détecté des changements dans le comportement du lac de lave de l’Erta Ale et avait alerté le satellite EO-1 pour qu’il prenne des photos du volcan. Grâce à la très bonne réactivité du EO-1, les chercheurs de la NASA ont déclaré qu’ils pouvaient maintenant observer une à une les images de l’Erta Ale pour étudier les modifications intervenues dans l’émission de lave avec le temps.
L’Erta Ale n’est pas le seul volcan épié par le satellite EO-1 pendant les dix années. Des chercheurs de la NASA ont utilisé l’intelligence artificielle à son bord pour étudier l’éruption du Puyehue-Cordon Caulle au Chili en 2011 et l’éruption islandaise de l’Eyjafjallajökull en 2010. Le logiciel ne se limite pas à l’observation de l’activité volcanique ; il a également donné des informations sur les inondations en Thaïlande en 2011.
Bien que l’EO-1 et son programme d’intelligence artificielle se dirigent vers une retraite bien méritée, les prochaines recherches mettront l’accent sur la poursuite de l’autonomie satellitaire.
Sources: Wired & Live Science.

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When an eruption occurs around the world, satellite images are very precious to observe and analyse the situation. One of the most famous satellites to perform such missions is NASA’s Earth Observing-1. Originally, thesatellite’s mission was supposed to last just a year. It did that, and then survived 16 more. But EO-1 is finally out of fuel, and at the end of the month the craft’s operating team will close up shop. Already out of fuel, EO-1 itself will continue to slowly shuffle off its orbital coil until it burns up in Earth’s atmosphere.

EO-1 got its start in 2000 as part of NASA’s New Millennium program. Its primary objective was to test the Advanced Land Imager, the forebear of instruments now on Earth-observing Landsat missions. But it also carries that technology’s likely replacement: Hyperion, a hyperspectral imager that sees over 220 spectral bands. When there was a methane leak in Aliso Canyon, Hyperion could see it in the atmosphere.

EO-1’s most revolutionary feature was the autonomous science experiment, which let EO-1’s onboard computer decide what images to take and when, a big leap forward in terms of spacecraft autonomy. Plus, EO-1 was part of a Sensor Web of interlinked satellites that can delegate targets or alert one another when their systems detected something of interest, like volcanic eruptions.

When Erta Ale in Ethiopia erupted in January, volcanologists hoped a NASA satellite would be able to train its eyes on the explosive event and capture photos. It turned out that a satellite was already a few steps ahead and had already begun observing the volcano, thanks to an artificial intelligence program on board. EO-1 had done the job perfectly! Thanks to the satellite, scientists caught this event at the perfect time, during an early, developing phase of the eruption. This would not have happened without the Volcano Sensor Web. In late January, one of the satellites in the network detected changes in Erta Ale’s lava lake, and pinged the EO-1 satellite to capture images of the volcano. Thanks to the EO-1 satellite’s quick response to the activity, NASA researchers said they now can review images of Erta Ale to study how the discharge of lava changes over time.

Erta Ale was not the only volcano on EO-1’s radar during the satellite’s more-than-a-decade-long run. NASA researchers used the ASE on board EO-1 to study the eruption of Chile’s Puyehue-Cordon Caulle volcano in 2011, and the Icelandic eruption of Eyjafjallajökull in 2010. The software was not limited to covering volcanic activity, however, and also helped monitor severe flooding in Thailand in 2011.

Though EO-1 and its AI program are headed for retirement, future research will continue the pursuit of satellite autonomy.

Sources: Wired & Live Science.

 L’intelligence artificielle à bord du satellite EO-1 a permis une bonne observation de la dernière éruption de l’Erta Ale. (Crédit photo: NASA)

L’éruption du Calbuco en 2015 et le trou dans la couche d’ozone // The 2015 Calbuco eruption and the ozone hole

Une nouvelle étude publiée dans le bulletin Geophysical Research Letters de l’American Geophysical Union (AGU) révèle que l’éruption du Calbuco (Chili) le 22 avril 2015, avec un panache de 10 km de hauteur, a fait s’agrandir le trou dans la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique. Ce sont les aérosols rejetés par le volcan qui ont fait disparaître une partie de l’ozone. La nouvelle étude confirme un travail de recherche précédent. Les résultats sont similaires et suggèrent que l’appauvrissement de la couche d’ozone causé par l’éruption du Calbuco a provoqué le record observé en 2015.
Les chercheurs observent le comportement du trou dans la couche d’ozone depuis sa découverte dans les années 1980. Il s’est alors dit que le trou était lié à l’utilisation abusive de certaines substances comme les CFC, et sa découverte a finalement entraîné des restrictions d’utilisation de ces produits chimiques à l’échelle de la planète.
Les chercheurs s’attendaient à ce que le trou, qui se forme fin septembre, finisse par se rétrécir. Au lieu de cela, il a augmenté de 4,5 millions de kilomètres carrés en octobre 2015, avec une taille comparable à celle de l’Australie.
Il est absolument nécessaire de comprendre la cause de l’agrandissement du trou d’ozone pour savoir s’il est capable de se réduire par la suite. Des chercheurs de l’Organisation Météorologique Mondiale ont d’abord pensé que des températures plus froides et une réduction de la circulation atmosphérique avaient entraîné l’expansion du trou d’ozone en octobre 2015. C’est une chimiste atmosphérique du Massachusetts Institute of Technology qui a mis en évidence la puissante éruption du Calbuco en avril 2015 ; cette chercheuse est l’auteur principal de la première étude qui décrivait le mécanisme chimique de l’appauvrissement anthropique de l’ozone. Elle a rédigé en 2016 une étude publiée dans la revue Science suggérant que les aérosols volcaniques du Calbuco avaient « dévoré » la couche d’ozone.
La formation d’aérosols volcaniques est un processus bien connu. Lorsque les volcans sont en éruption, ils émettent des nuages ​​contenant du dioxyde de soufre (SO2). Ce SO2 se condense ensuite en particules qui se dissipent dans l’atmosphère. Elles ont tendance à former des nuages ​​qui survolent les zones polaires. Les nuages représentent une surface où se produisent des réactions chimiques qui finissent par attaquer la couche d’ozone.
La nouvelle étude présente une modélisation de la couche d’ozone et sa réaction à une injection soudaine d’aérosols volcaniques, semblables à ceux émis par le Calbuco. Les simulations ont pris en compte des substances capables d’appauvrir la couche d’ozone, ainsi que des gaz à effet de serre observés de 1979 à 2015. Les auteurs de l’étude ont effectué deux types de simulations: l’une avec l’injection d’aérosols volcaniques et l’autre sans la contribution de ces particules. Ils ont constaté qu’effectivement une augmentation soudaine des aérosols volcaniques était susceptible d’appauvrir la couche d’ozone, ce qui laisse penser que le Calbuco est très probablement la cause de l’agrandissement du trou dans la couche d’ozone observé en 2015.
Sources:  The Watchers / « The influence of the Calbuco eruption on the 2015 Antarctic ozone hole in a fully coupled chemistry-climate model » – Geophysical Research Letters / AGU – March 5, 2017.

Voici une vidéo qui montre l’éruption du Calbuco:

http://travel.resourcemagonline.com/2015/06/incredible-film-shows-the-dramatic-eruption-of-volcano-calbuco/262/

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A new study published in AGU’s Geophysical Research Letters reveals that eruption of Calbuco volcano (Chile) on April 22nd, 2015, with a 10-km high plume, enlarged the Antarctic ozone hole. The aerosols ejected by the volcano ate away the ozone. The new study strongly supports a previous one. Their results are similar and suggest that chemical ozone depletion from Calbuco’s eruption led to the record ozone hole in 2015.

Researchers have tracked the behaviour of the ozone hole since its discovery in the 1980s. The hole was linked to the widespread use of ozone-depleting substances like CFCs, and its discovery eventually sparked worldwide restrictions of such chemicals.

Researchers expected the hole, which forms in late September, to eventually shrink. Instead, the ozone hole grew by 4.5 million square kilometres in October 2015, comparable to the size of Australia.

Understanding what caused the ozone hole to grow to such a large size is imperative to know whether it is recovering. Researchers from the World Meteorological Organization originally suggested colder temperatures and reduced atmospheric circulation drove the expansion of the ozone hole in October 2015. But an atmospheric chemist at the Massachusetts Institute of Technology and leader of the first study to describe the chemical mechanism behind anthropogenic ozone depletion, pointed to Calbuco’s massive 2015 eruption. This researcher authored a 2016 study published in Science suggesting Calbuco’s volcanic aerosols had eaten away at the ozone layer.

The formation of volcanic aerosols is a well-known process. When volcanoes erupt, they emit clouds containing sulphur dioxide (SO2). This SO2 then condenses into particles which dissipate and drift through the atmosphere. They tend to congregate back into clouds that hover over polar areas. The clouds provide a surface where chemical reactions ensue and ultimately deplete portions of the ozone layer.

The new research models Earth’s ozone layer and its response to a sudden injection of volcanic aerosols, similar to those emitted by Calbuco. The simulations relied upon records of ozone-depleting substances and greenhouse gases from 1979 to 2015. The study’s authors ran two types of simulations: one with the injection of volcanic aerosols and another without the contribution of those particles. The researchers found that, indeed, a sudden increase in volcanic aerosols could have depleted the ozone layer, strongly suggesting Calbuco was the cause of the ozone hole expansion.

Sources: The Watchers / « The influence of the Calbuco eruption on the 2015 Antarctic ozone hole in a fully coupled chemistry-climate model » – Geophysical Research Letters / AGU – March 5, 2017.

Here is a video that shows the eruption of Calbuco volcano:

http://travel.resourcemagonline.com/2015/06/incredible-film-shows-the-dramatic-eruption-of-volcano-calbuco/262/

Eruption du Calbuco au soleil couchant.

(Crédit photo: Martin Heck / Timestorm Films)

Neige et ressources en eau sur Terre // Snow and Earth’s water resources

L’eau est une ressource essentielle sur Terre. Sans eau, la vie serait impossible. Cependant, seule une fraction de l’eau que l’on trouve sur Terre, soit 3% seulement, est de l’eau douce, et une proportion de 70% de cette eau douce est inaccessible, car elle est prisonnière des glaciers, de la banquise et des neiges éternelles. Il sera intéressant d’observer l’impact du changement climatique sur les chutes de neige, l’accumulation de cette neige, ainsi que ses effets sur les réserves d’eau de la planète.
La NASA a récemment lancé une nouvelle mission destinée à étudier la neige qui se trouve sur la planète et sa relation avec l’eau disponible immédiatement. Baptisée SnoxEx, la mission s’étalera sur plusieurs années et s’effectuera depuis les airs. Son objectif est d’améliorer les méthodes utilisées pour mesurer l’épaisseur et le volume de neige à la surface de la Terre. En testant  les équipements et les techniques de calcul de la quantité d’eau contenue dans la couverture neigeuse, les scientifiques espèrent mieux comprendre comment les fluctuations dans l’accumulation de neige affectent l’accessibilité à l’eau dans le monde entier, que ce soit pour l’agriculture, l’électricité ou l’eau potable.
Les scientifiques de la NASA collaboreront avec des dizaines de leurs collègues aux États-Unis, au Canada et en Europe. Un objectif de la mission est de trouver et d’affiner les meilleures techniques de mesure de la neige et de déterminer comment elles peuvent cohabiter. Comme le manteau neigeux contient généralement de 40 à 95 pour cent d’air, sa teneur en eau est calculée en mesurant sa masse ou  bien sa profondeur et sa densité.
Les satellites surveillent depuis des dizaines d’années l’enneigement saisonnier, mais ils ne sont pas capables de mesurer avec précision la quantité d’eau piégée dans la neige au travers de différents types de paysages enneigés. En particulier, il leur est difficile de mesurer précisément les zones forestières et on pense que les évaluations antérieures ont sous-estimé de 50% le stockage de l’eau dans la neige.

D’autres études utilisant des technologies d’analyse à distance ont également illustré de façon incomplète le stockage de l’eau dans la neige. Les fréquences micro-ondes ne peuvent pas détecter la neige quand elle est partiellement fondue, et le LIDAR est incapable de pénétrer les nuages, ce qui limite son utilité pour analyser les accumulations de neige.
Pour surmonter ces limites techniques, SnowEx rassemblera ses données à l’aide de capteurs multiples intégrant des technologies émergentes telles que celles utilisant l’altitude et la gravité, ainsi que des méthodes plus conventionnelles comme la spectroscopie, le radar et la radio-détection. Au total, cinq avions dotés de 10 capteurs différents permettront aux scientifiques d’analyser la couche neigeuse en fonction des différents types de terrains et des différents types de neige.
Les scientifiques travailleront également sur le terrain dans deux sites du Colorado: le Grand Mesa et le Senator Beck Basin. Les données recueillies au cours des observations sur le terrain seront confrontées aux résultats fournis par les capteurs à bord des avions et les résultats aideront à déterminer les objectifs de la mission SnowEx dans les années à venir. Elles permettront peut-être d’aider au développement futur de satellites capables de détecter les volumes de neige depuis l’espace.
Source: Live Science.

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Water is an essential resource on Earth. Without water, life would be impossible. However, only a fraction of Earth’s water, a mere 3 percent, is freshwater, and about 70 percent of that freshwater is inaccessible, locked up in glaciers, ice and permanent snow cover. With climate change going on, it will be interesting to observe its impact on snowfall, snow accumulation and then its impact on the water reserves of the planet.

NASA recently launched a new initiative to investigate the planet’s snow and the relationship of this snow to readily available liquid water. The aim of the SnowEx multiyear airborne research campaign is to improve methods used to measure snow depth and volume. By testing equipment and techniques for calculating the amount of water contained in snow cover, scientists hope to improve their understanding of how fluctuations in snow accumulation affect water accessibility worldwide, for agriculture, power and drinking.

NASA experts will collaborate with dozens of scientists from across the U.S., Canada and Europe. A goal of the campaign is to find and refine the best snow-measuring techniques and determine how they could work together. Because snowpack is typically 40 to 95 percent air, water content is calculated by either measuring the snowpack’s mass or establishing its depth and density.

Satellites have monitored seasonal snow cover from space for decades, but they can’t accurately measure the amount of water trapped in snow across different types of snow-covered landscapes. Accurately measuring forest areas is particularly challenging, and prior evaluations are thought to have underestimated water storage in snow by as much as 50 percent.

Other surveys using remote-scanning technologies also painted an incomplete picture of water storage in snow. Microwave frequencies cannot detect snow when it is partly melted, and LIDAR is unable to penetrate clouds, limiting its usefulness to track snowstorm accumulations.

To overcome these technical limitations, SnowEx will gather its data with multiple sensors, incorporating emerging technologies such as those that use altitude and gravity sensing, together with more conventional methods like spectroscopy, radar and radio sensing. A total of five aircraft deploying 10 different sensors will allow scientists to adjust scanning options in response to different terrains and different types of snow.

Scientists will also work on the ground at two Colorado sites: Grand Mesa and Senator Beck Basin. Data collected during fieldwork will serve to verify the findings provided by remote-sensing aircraft, and the results will help to determine SnowEx goals in the coming years — perhaps even informing the future development of satellites capable of detecting snow volume from space.

Source: Live Science.

Les satellites ont des difficultés pour détecter le volume de neige dans un tel paysage au Canada (Photo: C. Grandpey).