Catégorie : Science

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).

L’Arctique et l’Antarctique ont encore eu chaud en février // Arctic and Antarctic still warm in February

Selon les dernières données communiquées par la NOAA, la couverture de glace de mer dans l’Arctique et l’Antarctique a de nouveau atteint des niveaux record au cours du mois de février qui a été exceptionnellement chaud.
La moyenne des températures de surface terrestre et océanique entre décembre et février est la deuxième plus haute depuis que les mesures ont commencé en 1880. Elle se situe juste derrière les températures record pour la même période au cours de l’hiver 2015-2016.
Février a été, lui aussi, le deuxième mois le plus chaud jamais enregistré, au vu des températures relevées sur terre et à la surface de la mer.
Dans l’Arctique, la faible étendue de glace de mer ne fait que confirmer la tendance sur le long terme et les pertes observées au cours des dernières décennies. L’étendue moyenne de glace de mer dans l’Arctique en février s’élève à un peu plus de 1 165 000 kilomètres carrés. C’est la plus petite surface observée depuis le début des relevés en 1979. Cette surface est de 7,6% en dessous de la moyenne de 1981-2010. Le National Snow and Ice Data Center indique que ce chiffre est inférieur de 40 000 kilomètres carrés au record précédent, établi en 2016.
Le déclin de la glace antarctique est remarquable lui aussi. Il n’y a pas si longtemps, les données indiquaient une légère augmentation de la banquise. Aujourd’hui, la couverture de glace de mer a pratiquement perdu 25% – 752 000 kilomètres carrés – par rapport à la moyenne sur 30 ans, et 155 400 kilomètres carrés par rapport à 1997 qui est l’année record.
L’étendue de glace de mer dans l’Antarctique a atteint son plus bas niveau, avec 2 290 000 kilomètres carrés, le 13 février et a continué à décliner pour atteindre 2 123 000 kilomètres carrés à la fin du mois.
A côté de cela, il faut noter que la couverture neigeuse dans l’hémisphère nord a été légèrement supérieure à la moyenne entre 1981 et 2010, même si l’Amérique du Nord a reçu moins de neige que la moyenne. En revanche, la vaste région eurasienne a reçu plus de neige que la moyenne, ce qui influe sur le total pour cet hémisphère.

Source: NOAA.

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According to the latest data from the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), sea ice cover in both the Arctic and Antarctic reached record lows during an exceptionally warm February.

Both land and ocean surface temperature averages from December through February were the second highest they have been since measurements began in 1880, and were right behind the record setting temperatures observed in the same winter period of 2015/2016.

February itself was also the second warmest February on record for both land and sea surface temperatures.

In the Arctic, the lower levels of sea ice extent continue a longer-term trend of losses over the last several decades. Average Arctic sea ice extent during February totaled more than 1 165 000 square kilometres, the smallest since record-keeping began in 1979, and 7.6% below the 1981-2010 average.  The National Snow and Ice Data Center indicates that this is 40 000 square kilometres less than the previous record, set in 2016.

The Antarctic decline is also remarkable. In years past, the data indicated slight increases in sea ice. Now, the sea ice cover is almost 25% smaller – a full 752 000 square kilometres – than the 30-year average, and 155 400 square kilometres smaller than the previous record year of 1997.

Daily sea ice extent in Antarctica reached a record low of 2 290 000 square kilometres on February 13th and continued to drop from there to hit about 2 123 000 square kilometres by the end of the month.

However, snow cover for the Northern Hemisphere was slightly above the 1981-2010 average, though North America alone received less snow than the average, the vast Eurasian region received more snow than average, bringing up the total for the hemisphere.

Source: NOAA.

Photo: C. Grandpey

 

Glace de mer : La Nature contre l’Homme ! // Sea ice : Nature vs. Man !

Avec Donald Trump à la Maison Blanche, l’approche du changement climatique et du réchauffement global de la planète va probablement changer, avec une tendance à réduire l’importance des activités humaines dans le phénomène. Un article récemment publié dans le quotidien Alaska Dispatch News confirme cette nouvelle approche.
Jusqu’à ces derniers mois, les gaz à effet de serre produits par les activités humaines étaient considérés comme la cause principale du déclin rapide de la glace de mer dans l’Arctique. Dans l’article du journal alaskien, on peut lire que «les fluctuations naturelles du climat arctique ont causé jusqu’à la moitié de la disparition de la glace de mer autour du pôle Nord au cours des dernières décennies, le reste étant provoqué par le réchauffement planétaire causé par l’homme». Ce point de vue est celui qu’une équipe de scientifiques basée aux États-Unis a publié dans la revue Nature Climate Change.
L’étude indique que la disparition totale de la glace dans l’Océan Arctiqu, tant redoutée pour les prochaines années et considérée comme l’un des signes les plus évidents du réchauffement climatique causé par l’homme, pourrait être retardée si la Nature évolue vers une période plus froide. Les scientifiques ajoutent que les variations naturelles du climat arctique «peuvent être tenues pour responsables d’environ 30 à 50 pour cent de la réduction globale de la glace de mer au mois de septembre depuis 1979».
La surface occupée par la glace de mer s’est réduite régulièrement et a atteint un niveau record en septembre 2012 (la fin de l’été dans l’Arctique) dans les relevés satellitaires qui ont débuté en 1979. La glace est à son niveau le plus bas à la mi-mars 2017 et elle rivalise avec les bas niveaux hivernaux de 2016 et 2015.
L’étude, qui fait le distinguo entre la responsabilité de l’Homme et les influences naturelles dans la circulation atmosphérique de l’Arctique, indique que le réchauffement naturel du climat arctique pendant des décennies a probablement été lié à des fluctuations qui trouvent leur source jusque dans l’Océan Pacifique tropical. Selon l’auteur principal de l’étude – un chercheur de l’Université de Californie – « si ce phénomène naturel s’arrêtait ou s’inversait dans un proche avenir, nous assisterions à un ralentissement de la tendance à la fonte rapide de la glace, voire à son retour. »
Cependant, tous les chercheurs ne sont pas d’accord avec cette approche bipolaire de la fonte de l’Arctique. Un scientifique de l’Université de Reading a déclaré qu’à long terme, l’accumulation de gaz à effet de serre par l’homme deviendra un facteur de plus en plus important. «En ce qui concerne l’avenir, la question est avant tout de savoir quand, plutôt que si, l’Arctique sera dépourvu de glace en été. »
La fonte de l’Arctique perturbe les moyens de subsistance des peuples indigènes et affecte la faune, que ce soient les ours polaires ou les phoques, tout en ouvrant la région à la surexploitation du pétrole et du gaz, ainsi qu’au transport maritime. Un professeur de l’université de Leeds, qui n’a pas participé à l’étude, a montré de sérieuse réserves sur les responsabilités partagées entre les causes naturelles et artificielles. «Personne n’a fait une telle répartition des responsabilités auparavant.»
En 2013, un groupe de climatologues des Nations Unies avait juste laissé entendre que les activités humaines avaient «très probablement contribué» à la fonte de la glace arctique, sans donner de chiffres. Ces scientifiques avaient déclaré que la glace pourrait disparaître vers le milieu du siècle si les émissions [de gaz à effet de serre] continuaient à augmenter…
Source: Alaska Dispatch News.

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With Donald Trump at the White House, the approach to climate change and global warming is likely to change, with the tendency to reduce the importance of human activities in the phenomenon. An article recently published in the Alaskan daily Alaska Dispatch News confirms this new approach.

Until the past months, greenhouse gases produced by human activities were seen as the main culprit of the rapid decline of sea ice in the Arctic. This time, we can read that “natural swings in the Arctic climate have caused up to half the precipitous losses of sea ice around the North Pole in recent decades, with the rest driven by man-made global warming”. This point of view was written by a U.S.-based team of scientists in the journal Nature Climate Change.

The study indicates that an ice-free Arctic Ocean, often feared to be just years away, in one of the starkest signs of man-made global warming, could be delayed if nature swings back to a cooler mode. The scientists add that natural variations in the Arctic climate “may be responsible for about 30-50 percent of the overall decline in September sea ice since 1979.”  .

Sea ice has shrunk steadily and hit a record low in September 2012 (late summer in the Arctic) in satellite records dating back to 1979. The ice is currently around the smallest for mid-March, rivaling winter lows set in 2016 and 2015.

The study, separating man-made from natural influences in the Arctic atmospheric circulation, said that a decades-long natural warming of the Arctic climate might be tied to shifts as far away as the tropical Pacific Ocean. According to the lead author of the study, a researcher of the University of California, “if this natural mode would stop or reverse in the near future, we would see a slow-down of the recent fast melting trend, or even a recovery of sea ice.”

However, not all researchers agree with this dual approach to the melting of the Arctic. A scientist of the University of Reading said that in the long term the build-up of man-made greenhouse gases will become an ever more overwhelming factor. “Looking ahead, it is still a matter of when, rather than if, the Arctic will become ice-free in summer.”

The melt of the Arctic is disrupting the livelihoods of indigenous peoples and damaging wildlife such as polar bears and seals while opening the region to more oil and gas and shipping. A professor of Leeds University, who did not participate in the study, welcomed it as pinning down the relative shares of natural and man-made influences. “Nobody’s done this attribution before, » he said.

In 2013, a U.N. panel of climate scientists merely said human influences had « very likely contributed » to the loss of Arctic ice, without estimating how much. It said that the ice could disappear by mid-century if emissions keep rising.

Source : Alaska Dispatch News.

 

Photos: C. Grandpey

Mémoire de la glace // Memory of the ice

La banquise fond. Les glaciers fondent. Dans quelques décennies, la glace sera probablement devenue une curiosité sur notre planète. Pourtant cette glace est précieuse car en s’épaississant, elle garde en mémoire les principaux événements naturels traversés par la Terre. C’est pour conserver cette mémoire que l’UNESCO a lancé le projet international « Mémoire de la glace» qui vise à conserver des carottes de glace extraites de plusieurs glaciers dans le monde.

En se formant sous l’effet des chutes de neige, les glaciers emprisonnent de petites bulles d’air, des bactéries et des impuretés, témoins de l’atmosphère d’il y a plusieurs dizaines, centaines ou milliers d’années. En analysant les glaciers, les scientifiques ont pu établir le lien entre températures et gaz à effet de serre, et ont pu étudier l’évolution de la pollution ou de l’activité industrielle au niveau européen sur une centaine d’années. Par exemple, en 1986, la catastrophe de Tchernobyl (Ukraine) a laissé sa marque dans les glaciers alpins sous la forme d’un pic de césium 137.

En août 2016, des scientifiques français, italiens et russes ont prélevé deux échantillons de plus de 120 mètres de long sur un glacier du Mont Blanc; ils seront conservés dans des containers métalliques en Antarctique. La première carotte a été transportée dans la vallée après un forage de plus de deux jours à 4 300 mètres d’altitude, au col du Dôme. Découpée en 126 segments d’un mètre de long conditionnés dans des caisses isothermes, elle est désormais stockée dans un entrepôt frigorifique près de Grenoble. Une deuxième carotte de 129 mètres de long a été héliportée dans la vallée et présentée à la presse avant de rejoindre le même entrepôt. Une troisième carotte doit être forée par une équipe de scientifiques français, italiens et russes. Une de ces carottes, pesant plusieurs tonnes, sera analysée au laboratoire de Grenoble pour constituer une base de données ouverte à tous les scientifiques. Les deux autres devraient rejoindre à l’horizon 2020 une cave de neige à -54°C de moyenne, sur la base franco-italienne Concordia, en Antarctique. Ainsi, une « banque de glace » sera créée pour les futures générations.

Au printemps 2017, une équipe d’une vingtaine de glaciologues français, russes, brésiliens, américains et boliviens se rendra en Bolivie sur le glacier Illimani, à 6300 mètres d’altitude. Les carottes glaciaires ainsi forées permettront de retracer 18 000 ans d’histoire climatique des Andes. L’équipe scientifique, déjà en pleine préparation, partira en avance pour s’acclimater et produire des globules rouges. Elle sera accompagnée de guides et de porteurs locaux. Si l’expédition du Mont-Blanc a pu profiter d’un hélicoptère, ce mode de transport est impossible sur I’Illimani. En conséquence, les deux tonnes de matériel seront acheminées à dos d’homme, comme les trois tonnes de glace prélevées. En Bolivie, l’équipe scientifique espère notamment trouver des traces des feux de forêt amazonienne, phénomènes qui modifient la chimie de l’atmosphère.

Il y a urgence à effectuer ces prélèvements de glace. En 2016, à cause d’El Niño, la température des glaciers andins a approché 0°C avec des risques que la neige de surface percole et détruise les informations chimiques. Si le réchauffement se poursuit au rythme actuel, on sait déjà que les glaciers culminant sous 3 500 m dans les Alpes et sous 5 400 m dans les Andes auront disparu à la fin du siècle.

Source : Presse internationale.

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The ice cap is melting. The glaciers are melting. In a few decades, ice will probably become a curiosity on our planet. Yet this ice is very precious because while thickening, it keeps in memory the main natural events traversed by the Earth. It is to preserve this memory that UNESCO has launched the international project « Memory of the Ice » which aims to conserve ice cores extracted from several glaciers in the world.
As snow falls, glaciers trap small air bubbles, bacteria and impurities wch are the testimony of the atmosphere tens, hundreds or thousands of years ago. By analyzing the glaciers, scientists were able to establish the link between temperatures and greenhouse gases, and were also able to study the evolution of pollution or industrial activity in Europe over a hundred years. For example, in 1986, the Chernobyl disaster (Ukraine) left its mark in the Alpine glaciers in the form of a peak of cesium 137.
In August 2016, French, Italian and Russian scientists collected two ice cores, more than 120 meters long, from a glacier on Mont Blanc before storing them in metal containers in Antarctica. The first core was lowered into the valley after drilling for more than two days at 4,300 meters above sea level at the Col du Dôme. Sliced into 126 segments, one meter long each, packaged in insulated boxes, they are now stored in a refrigerated warehouse near Grenoble. A second 129-meter-long core was helicopted in the valley and presented to the press before being stored in the same warehouse. A third core will be drilled by a team of French, Italian and Russian scientists. One of these cores, weighing several tons, will be analyzed at the Grenoble laboratory to become a database open to all scientists. The other two cores are expected to reach, by 2020, a snow cave at an average temperature of -54°C on the Franco-Italian Concordia base in Antarctica. Thus, an « ice bank » will be created for future generations.
In the spring of 2017, a team of twenty French, Russian, Brazilian, American and Bolivian glaciologists will travel to Bolivia on the Illimani glacier at an altitude of 6,300 meters. The ice cores drilled there will trace 18,000 years of climatic history of the Andes. The scientific team, already in full preparation, will leave early to acclimatize and produce red blood cells. It will be accompanied by local guides and porters. If the expedition to Mont Blanc could take advantage of a helicopter, this mode of transport is impossible on Ilimani. As a result, the two tons of material will be transported by man, as well as the three tons of ice that will be collected. In Bolivia, the scientific team hopes to find traces of Amazonian forest fires, phenomena that alter the chemistry of the atmosphere.
There is an urgent need for these samples. In 2016, because of El Niño, the temperature of the Andean glaciers approached 0°C, with risks that surface snow might percolate and destroy chemical information. If the warming continues at the current rate, it is already known that the glaciers culminating at 3,500 m in the Alps and 5,400 m in the Andes will have disappeared by the end of the century.

Source: International Press.

Photos: C. Grandpey