Catégorie : Science

Toujours plus chaud! // Warmer and warmer!

drapeau-francaisLes dernières informations diffusées par la NASA montrent que les températures à la surface de la Terre et la surface occupée par la glace de mer dans l’Arctique au cours du premier semestre 2016 ont établi de nouveaux records qui confirment la tendance des dernières décennies. La NASA indique que la période comprise entre janvier et juin 2016 a été le semestre le plus chaud jamais enregistré, avec 1,3°C de plus que le précédent record établi en 1880.
En outre, cinq mois de l’année sur six ont établi un nouveau record concernant l’étendue minimale de glace de mer depuis 1979. Seul le mois de mars échappe à la tendance. Les scientifiques soulignent qu’il est important de constater que la tendance actuelle observée au niveau des températures et de l’étendue de la glace de mer font confirme une évolution qui existe depuis plusieurs décennies et qui est due à des concentrations de plus en plus élevées de gaz à effet de serre.
La couverture de glace de mer au maximum de la saison de fonte pendant l’été est actuellement de 40% inférieure à ce qu’elle était à la fin des années 1970 et au début des années 1980, alors qu’en septembre, le minimum saisonnier connaît une baisse de 13,4% par décennie.
En 2016, même avec El Niño qui touchait à son terme, les températures mondiales ont atteint leur plus haut niveau et la tendance mondiale est même dépassée par le réchauffement de l’Arctique où les températures au cours des six derniers mois ont été extrêmes en certains endroits. Cette chaleur, ainsi que des conditions météorologiques inhabituelles, expliquent la faible étendue occupée par la glace de mer jusqu’à présent cette année.
En 2016, les scientifiques de la NASA ont commencé une étude, prévue pour durer près de dix ans, des écosystèmes arctiques en Alaska et au Canada. Baptisée Arctic-Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE), cette étude doit étudier comment les forêts, le pergélisol et d’autres écosystèmes réagissent à la hausse des températures dans l’Arctique où le changement climatique évolue plus rapidement que partout ailleurs sur la planète.
Source: NASA / Goddard Institute for Space Studies.

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drapeau-anglaisAccording to NASA’s latest estimates, the global surface temperatures and Arctic sea ice extent during the first half of 2016 set new records and are continuing trends of change observed over the last few decades. The administration has confirmed that the period between January and June 2016 was the warmest six months period recorded so far, 1.3°C higher than the previous record reported in 1880.

Moreover, five months of the year have set a new record for the lowest monthly Arctic sea ice extent since 1979 with the only exception of March. Scientists emphasize that it is important to see that the current trends observed in the global temperature and sea ice extent continue decades-long trends of change, driven by increasing concentrations of greenhouse gases.

The sea ice cover at the peak of the summer melt season is currently at 40% less than during the late 1970s and early 1980s while in September, the seasonal minimum is declining at a rate of 13.4% per decade.

In 2016, even with El Niño season ending, the global temperatures have risen to the highest levels, and the global trend is outpaced by the regional Arctic warming where temperatures over the past six months have been extreme. This warmth, as well as unusual weather patterns, has led to the record low sea ice extents so far this year.

This year, NASA’s scientists have begun an almost decade-long field study of Arctic ecosystems based in Alaska and Canada. The Arctic-Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) is planned to explore how forests, permafrost, and other ecosystems respond to increasing temperatures in the Arctic, where climate change is unfolding faster than anywhere else on the planet.

Source : NASA / Goddard Institute for Space Studies.

Temperatures

Courbe montrant l’évolution des températures moyennes à la surface de la Terre, pour la période janvier-juin, entre 1880 et 2016 (Source : NASA / Goddard Institute for Space Studies).

Une éruption bientôt aux portes de Rome ? // An eruption soon in the vicinity of Rome ?

drapeau francaisLes Monts Albains – Colli Albani – un ensemble de collines formant un demi-cercle de 15 km de diamètre à proximité de Rome, étaient considérés comme un volcan éteint. Selon la Smithsonian Institution, la caldeira de 10 x 12 km de ce complexe volcanique s’est formée au cours d’une période éruptive avec six grands événements explosifs qui ont produit au moins 280 km3 d’éjectas il y a entre environ 560 000 et 350 000 ans. Les éruptions historiques signalées au cours de la période romaine sont incertaines mais des essaims sismiques d’une durée allant jusqu’à deux ans ont été enregistrées depuis cette époque.

Les auteurs d’une nouvelle étude publiée dans Geophysical Research Letters ont constaté que le complexe volcanique des Colli Albani fonctionne sur un cycle de 31 000 ans alternant périodes éruptives et phases de repos, et il serait en train de commencer un nouveau cycle éruptif. L’éruption, prévue dans le prochain millénaire, pourrait affecter les villes situées à proximité.
Au cours des dernières années, les scientifiques ont observé de nouvelles bouches de vapeur, une activité sismique et une élévation du niveau du sol dans les collines et la région environnante. Ces observations s’ajoutent à de nouvelles preuves d’éruptions passées et à des données satellitaires. Les vestiges d’anciennes éruptions montrent que le volcan a le potentiel d’être aussi destructeur que le Vésuve. Le centre de Rome, qui se trouve à une trentaine de kilomètres des Monts Albains, ne serait sérieusement affecté par l’éruption que si le vent soufflait dans cette direction, mais les banlieues de la ville qui s’étendent jusqu’à la base du volcan pourraient être dévastées.
Les géologues ont commencé à soupçonner que quelque chose se passait dans la région des Colli Albani il y a 20 ans quand ils ont remarqué que ces collines se soulevaient anormalement. Un essaim sismique qui a secoué Rome entre 1991 et 1995, ainsi que l’apparition récente d’une bouche de vapeur à proximité de l’aéroport international Léonard de Vinci de Rome, ont donné lieu à des recherches sur le danger potentiel pour la région.
Dans le cadre de la nouvelle étude, les scientifiques ont déterminé l’âge des matériaux émis par les éruptions passées et ils ont étudié des images satellites de la région fournies par le système InSAR pour déterminer son histoire éruptive.
La nature cyclique du volcan est due à la géologie inhabituelle de la région. Selon l’étude, une «bulle» géante de magma sous pression se forme périodiquement sous la croûte terrestre et elle se fraye un chemin vers la surface en empruntant une fracture entre deux gros éléments de terrain. Au niveau des Colli Albani, les deux éléments qui enserrent la fracture au-dessus de la bulle de magma sont pressés l’un contre l’autre par la géologie environnante, ce qui empêche la bulle de magma de monter et de provoquer une éruption.
Le signe de la présence de cette bulle de magma est une augmentation de la hauteur des collines et de la région environnante provoquée par la poussée qu’elle exerce. Au cours des 200 000 dernières années, la terre autour des Colli Albani s’est soulevée d’une cinquantaine de mètres et le phénomène continue à raison de plus de 2 millimètres par an, ce qui laisse supposer que la bulle de magma continue à se développer. La nouvelle étude indique que la fracture qui retient la bulle en profondeur a évolué au cours des 2 000 dernières années. Aujourd’hui, au lieu d’une poussée simultanée l’un contre l’autre, les deux éléments de terrain qui encadrent la fracture glissent l’un contre l’autre. Avec une telle modification, la pression qui s’exerce sur la bulle devient moins forte et le magma a la possibilité de se frayer un chemin vers la surface et de provoquer une éruption.

La dernière éruption des Monts Albains a eu lieu il y a 36 000 ans, ce qui signifie que le volcan est « en retard ». Bien que la région montre des signes d’activité volcanique, les auteurs de l’étude pensent que la prochaine éruption majeure est peu probable avant un millier d’années et sera précédée par une activité volcanique plus modérée.

NDLR : Cet article appelle de ma part une double réflexion. J’ai toujours dit que j’avais de grands doutes sur l’existence des cycles éruptifs qui n’a jamais été formellement prouvée. A mes yeux, prétendre qu’un volcan est « en retard » pour une éruption n’a pas de sens. De nombreux volcans censés avoir un cycle éruptif (Yellowstone aux Etats-Unis ou l’Hekla en Islande, par exemple) ont montré un jour ou l’autre que ce cycle se rompait et qu’ils entraient en éruption quand ils en avaient envie.

D’autre part, l’étude indiquant qu’une éruption des Colli Albani se produira dans 1000 ans me fait bien rire. À l’heure actuelle, nous ne sommes pas en mesure de prédire les éruptions à court terme. Prédire une éruption sur le long terme fait partie de nos rêves et, de toute façon, aucun d’entre nous ne sera encore en vie pour observer l’éruption des Colli Albani et vérifier la véracité de cette dernière étude!

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drapeau anglaisThe Alban Hills – Colli Albani – a 15-km semicircle of hills outside Rome was previously considered an extinct volcano. According to the Smithsonian Institution, the large, 10 x 12 km-wide caldera of the Colli Albani complex, formed during an eruptive period with six major explosive eruptions producing at least 280 km3 of ejecta between about 560 000 and 350 000 years ago. Reported historical eruptions during the Roman period are uncertain, but seismic swarms of up to two years duration have been recorded since Roman times..

The authors of a new study published in Geophysical Research Letters have found that the volcano operates on a 31 000-year cycle of eruption and dormancy and is now starting a new eruptive cycle. The eruption, expected in the next 1 000 years, could affect nearby cities.

In recent years, scientists have observed new steam vents, earthquakes and a rise in ground level in the hills and the surrounding area. These observations come along with new evidence of past eruptions and satellite data. The remains of Colli Albani’s ancient eruptions suggest that the volcano has the potential to be as destructive as Mt. Vesuvius. The centre of Rome is about 30 km away from Colli Albani and would only be severely affected by the eruption if the wind blew in the right direction, but the city’s suburbs reach all the way to the base of the volcano and could be devastated by the event.

Geologists began to suspect something was happening around Colli Albani 20 years ago when they noticed the hills had risen unexpectedly. An earthquake swarm, which shook Rome from 1991-1995, plus the recent appearance of a steam vent near Rome’s Leonardo da Vinci international airport, sparked an investigation into the area’s potential danger.

In the new study, scientists determined the age of rocks from past eruptions and studied satellite images of the land around Colli Albani to determine its eruptive history.

The volcano’s cyclical nature is due to the unusual underlying geology of the region. According to the study, periodically, a giant “bubble” of pressurized magma forms under Earth’s crust, forcing its way upwards into a fracture between two pieces of land. At Colli Albani, two pieces of land forming the fracture above the magma bubble are being pressed together by the surrounding geology, keeping the magma bubble from erupting.

The most visible sign of this magma bubble is an increase in height of the hills and the surrounding area as the bubble pushes up from underneath the ground. Over the last 200 000 years, the land around Colli Albani has risen by 50 metres and it is continuing to rise more than 2 millimetres a year, indicating the underground bubble of magma is likely still growing. The new study finds the fracture keeping the magma bubble underground has changed over the last 2 000 years. Now, instead of the land being pushed together, the two pieces are sliding against one another. When the land shifts, the pressure over the bubble is released and the magma has the opportunity to erupt to the surface.

The volcano last erupted 36 000 years ago, meaning Colli Albani is overdue for an eruption,

Although the area is showing signs of volcanic activity, the authors of the study think the next serious eruption is unlikely to occur for another 1 000 years and will be preceded by more moderate volcanic activity.

I have always said that I have great doubts about eruptive cycles. Pretending that a volcano is “overdue” for an eruption does not make sense. Many volcanoes that are supposed to have an eruptive cycle (Mt Hekla in Iceland, for instance) showed some day or other that they erupted when they felt like it.

The study indicating that an eruption at Colli Albani will happen in the next 1,000 years makes me laugh. At the moment, we are not able to predict eruptions in the short term. Predicting an eruption in the long term is part of our dreams and none of us will still be alive to observe the event!

Colli Albani

Vue aérienne de la région des Colli Albani. On peut y voir deux lacs, le Lago Albano et le Lago di Nemi.  Les points culminants sont les deux cônes de scories du Monte Cavo (950 m) et du Maschio delle Faete (956 m). (Source: Wikipedia)

Champs Phlégréens (Italie) / Campi Flegrei (Italy) : Activité bradysismique provoquée par les gaz ? // Is bradyseismic activity caused by gases ?

drapeau francaisUne nouvelle étude effectuée par des géochimistes italiens et présentée à la conférence Goldschmidt à Yokohama (Japon) le 30 juin 2016, semble indiquer que les déformations du sol dans la région des Champs Phlégréens près de Naples sont provoquées par la pression du gaz, non par une ascension de magma. Les Champs Phlégréens sont bien connus pour leur instabilité géologique. Le sol peut se soulever et s’affaisser de plusieurs mètres au cours d’un laps de temps de quelques années, phénomène connu sous le nom bradyséisme. Les dernières années ont vu le sol de la région se soulever à nouveau, avec une hausse de 38 centimètres enregistrée depuis la fin de 2005. On a même craint une éruption volcanique.

La dernière alerte géologique a eu lieu en 1982-1984, avec un soulèvement du sol jusqu’à 1,80 m. La plupart des scientifiques pensent que le phénomène a été causé par une activité hydro-magmatique. A côté de cette idée, un groupe de chercheurs explique l’activité actuelle par une accumulation du magma sous les Campi Flegrei.
Aujourd’hui, des géochimistes de l’Université de Naples et de l’Observatoire du Vésuve pensent que le groupe de chercheurs fait fausse route. Ils ont examiné des données géochimiques remontant à plus de 30 ans et leur interprétation – qui prend en compte les gaz émis et les signaux physiques – rejoint l’hypothèse selon laquelle l’activité actuelle est hydrothermale, avec participation des gaz magmatiques profonds. Ces géochimistes ne pensent pas qu’il y ait migration du magma ou gonflement d’une chambre magmatique superficielle.

C’est une bonne nouvelle. En effet, l’activité au cours de laquelle le magma s’accumule avant de se déplacer vers la surface tend à être associée à un risque d’éruption. Il faut toutefois remarquer que le passage d’une activité hydrothermale à une activité magmatique peut se produire brutalement. Il est donc très difficile de prévoir l’activité future des Champs Phlégréens. Pour mettre en place une interprétation définitive de la situation, il faudrait pouvoir avoir un accès au comportement géophysique et géochimique du sous-sol de cette région. Cependant, comme je l’ai écrit dans plusieurs notes, il existe des désaccords concernant la sécurité des forages dans la région. Les autorités craignent qu’ils déstabilisent le sous-sol et provoquent une activité éruptive.
Source: Phys.org: http://phys.org/

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drapeau anglaisA new study by Italian geochemists, presented at the Goldschmidt conference in Yokohama, Japan, on 30 June 2016, seems to indicate that the current ground movement around the Campi Flegrei in the Naples area may be due to gas pressure, and not because of a surge of volcanic magma.  The Campi Flegrei (Phlegraean Fields) is well known for its geological instability. The land in this area can rise and fall by several metres over just a few years, a phenomenon known as Bradyseism. The last few years have seen the ground in the area begin to rise again, with a 38-centimetre rise recorded since late 2005. There have been worries that this may presage an eruption.

The last serious geological unrest was in 1982-1984, which saw ground levels rise by up to 1.8 metres. Most scientists think that the movement in this period was caused by mixed magmatic- hydrothermal activity. On the other hand, consensus exists that the current activity is caused by molten magma movement and accumulation under the Campi Flegrei.

Now, however, a group of geochemists from the University of Naples and the Vesuvius Observatory think that the consensus has got it exactly the wrong way round. They have checked geochemical records going back over more than 30 years, and their interpretation – which takes into account  the released gases and physical signals – seems to be consistent with current activity being hydrothermal, with the support of deep magmatic gases, rather than due to magma migration or growth of a shallow magma chamber.

This is good news. Indeed, activity in which magma moves upward and accumulates tends to be associated with an increased chance of an eruption. However the change from hydrothermal to magmatic activity can take place at any time, so it is very difficult to predict future activity in the Campi Flegrei. Achieving a definitive interpretation of the situation would probably require direct access to underground geochemical and geophysical information in the areas of interest. However, as I put it in previous posts, there is still a debate over the safety of drilling in such a volatile area.

Source: Phys.org: http://phys.org/

Champs-Phlegreens

Expérience d’ionisation dans la Solfatara : Le journal enflammé approché d’une fumerolle fait redoubler la fumée de la fumerolle. En effet, l’ion d’ammonium contenu dans le papier se combine avec les ions chlorures des fumerolles pour donner des vapeurs blanches visibles de chlorure d’ammonium. (Photo: C. Grandpey)

 

Une nouvelle génération de détecteurs de muons // A new generation of muon detectors

drapeau francaisIl y a quelques semaines, j’ai expliqué dans plusieurs notes que la muographie pourrait jouer un rôle crucial pour mieux comprendre les chambres magmatiques qui se cachent à l’intérieur des volcans. Jusqu’à présent, le problème était que cette nouvelle technologie était lourde et coûteuse à mettre en œuvre. Cependant, une nouvelle technique de pointe en matière d’imagerie est en passe de devenir plus facile d’utilisation et moins coûteuse, grâce à une innovation majeure mise au point par des chercheurs japonais et hongrois.
Rappelons que les muons, un type de particules élémentaires, sont semblables aux électrons, mais au moins 200 fois plus lourds. Les muons que l’on rencontre à la surface de la Terre proviennent des collisions de rayons cosmiques avec des particules dans l’atmosphère terrestre et ils peuvent pénétrer profondément dans le sol. De la même façon qu’une plaque de rayons X capte le rayonnement traversant le corps, un équipement spécial est utilisé pour capturer les muons qui traversent les volcans et d’autres objets.
Une conférence internationale qui s’est tenue au Japon en 2015 a conduit à l’élaboration conjointe – par une institution japonaise et son homologue hongrois – de détecteurs prototypes incorporant des détecteurs de gaz. En mai 2016, les deux institutions ont signé un accord qui met l’accent sur les applications commerciales de la nouvelle technologie.
Les chercheurs vont continuer à collaborer afin de créer des détecteurs de muons commercialement viables et assez petits pour être transportés dans un sac. L’équipement actuellement utilisé pèse en général plusieurs tonnes et coûte environ 973 000 dollars (environ 872 500 euros).
La première génération de détecteurs se composait de plaques d’émulsion nucléaires qui enregistraient les traces de particules chargées qui les traversaient, comme un film photographique enregistre les traces de lumière.
Les équipements de deuxième génération, maintenant largement utilisés, associent des détecteurs en plastique et des tubes à dérive (PDT) pour capturer la lumière émise par muons qui les traversent, une amélioration qui permet aux instruments de recueillir des données en continu. Cependant, cette technologie de deuxième génération nécessite de nombreux tubes photo, ce qui augmente le prix des instruments et ne permet guère de réduire leur taille.

Les détecteurs de gaz de troisième génération en cours de fabrication aujourd’hui se composent de tubes remplis d’un mélange d’argon et de dioxyde de carbone. Une grille de fils électriques très fins capture les petits éclairs produits lorsque les muons traversent le gaz ionisé. Tout en étant plus petits et moins coûteux, les nouveaux instruments permettent également d’obtenir des images de résolution plus élevée en réduisant la distance entre les fils électriques. Certains défis technologiques ont dû être surmontés. Les détecteurs de gaz sont vulnérables aux vibrations, ce qui peut provoquer un court-circuit au niveau des fils électriques ; ils sont aussi sensibles aux changements de température. L’Académie des Sciences de Hongrie réussi à surmonter ces problèmes. En combinant les tubes, les chercheurs hongrois ont mis au point un prototype sous la forme d’une plaque de 80 cm de long sur 80 cm de large.
Le nouveau détecteur coûte environ 200 000 yens (environ 1.750 euros) le mètre carré, soit moins de 10% du coût des équipements de deuxième génération. Il pèse une dizaine de kilogrammes, soit un septième du poids de son prédécesseur. Il offre une résolution de 1cm, soit deux fois la performance des instruments actuellement utilisés.
Les nouveaux détecteurs de muons peuvent trouver une vaste gamme d’applications. Ils peuvent être mis à profit, par exemple, pour détecter des signes de vieillissement à l’intérieur des bâtiments et des routes. Ils peuvent également être utilisés pour inspecter les conditions à l’intérieur des fours dans le cadre du contrôle de la qualité des produits sidérurgiques.
Les chercheurs ont l’objectif ambitieux de développer un détecteur de muons qui ne coûterait que 100 000 yens (environ 875 euros). Si le projet réussit, le marché de tels équipements pourrait se développer rapidement.
Source: Nikkei Asian Review: http://asia.nikkei.com/

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drapeau anglaisA few weeks ago, I explained in several notes that muography could play a crucial to understand the magma chambers that are hidden inside volcanoes. Up to now, the problem was that this new technology was rather cumbersome and costly to implement. However, a cutting-edge imaging technique may become more accessible and affordable, thanks to a major innovation by Japanese and Hungarian researchers.

Let’s recall that muons, a type of elementary particle, are similar to electrons but more than 200 times heavier. The muons found at the Earth’s surface are created by collisions of cosmic rays with particles in the Earth’s atmosphere and can penetrate deep into the ground. Just like an X-ray plate captures radiation passing through the body, special equipment is used to capture muons passing through volcanoes and other objects.

An international conference held in Japan in 2015 led to the joint development of prototype equipment for muography that uses gas detectors, by a Hungarian and a Japanese scientific institution. In May 2016, the two institutions signed an agreement that focuses on joint efforts to explore commercial applications of the new technology.

The researchers will continue working together to create a commercially viable muography instrument that is small enough to be carried in a bag. The equipment currently used typically weighs several tons and costs about 973,000 dollars (about 872,500 euros).

The first generation of muography equipment featured nuclear emulsion plates that recorded the traces of charged particles passing through, just as photographic film records the traces of light.

Second-generation equipment, now used widely, utilizes a combination of plastic detectors and photo drift tubes (PDT) to capture light emitted by muons as they pass through, an improvement that enables the instruments to gather data continuously. However, the second-generation technology requires many photo tubes, making instruments expensive and difficult to downsize.

The gas detectors now being developed in the third generation feature tubes filled with a mixture of argon and carbon dioxide. A grid of fine electric wires captures small bolts of lightning produced when muons pass through ionized gas. In addition to being smaller and cheaper, the new instruments also allow higher-resolution images by narrowing distances between electric wires. Some technological challenges had to be overcome. Gas detectors are vulnerable to vibrations, which can cause a short circuit in the electrical wiring, and also to changes in temperature. The Hungarian Academy of Sciences has contributed to overcoming these issues. By combining tubes, it has developed a prototype muon detector in the form of a plate that is 80cm in length and width.

The detector costs around 200,000 yen (about 1,750 euros) per square metre, less than 10% of the cost of second-generation equipment, and weighs about 10kg, or one-seventh the weight. It offers a resolution of 1cm, twice the performance of current instruments.

The new instruments may find a wide range of applications. They can be put to use, for instance, to detect signs of aging inside buildings and highways. They can also be used to inspect conditions inside furnaces as part of quality control for steel products.

The researchers have an ambitious goal of developing a muography instrument that costs only about 100,000 yen (about 875 euros). If the project succeeds, the market for muography equipment could grow sharply.

Source : Nikkei Asian Review : http://asia.nikkei.com/

 Muons Soufrière

Image muonique de la Soufrière de la Guadeloupe (Source: CNRS)