Catégorie : Science

La vapeur d’eau de l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai // Water vapour from the Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai eruption

Lorsque le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (archipel des Tonga) est entré en éruption le 15 janvier 2022, il a envoyé des ondes de choc dans l’atmosphère ainsi que des vagues de tsunami à travers notre planète. Des études ont montré que les effets de l’éruption ont également atteint l’espace, provoquant un événement météorologique spatial majeur.
Les scientifiques de la NASA nous apprennent aujourd’hui que le volcan a émis une quantité colossale de vapeur d’eau dans l’atmosphère, avec probablement des effets notables sur la température de la Terre.
Selon la NASA, l’éruption du 15 janvier a envoyé non seulement des cendres dans la stratosphère, mais aussi suffisamment de vapeur d’eau pour remplir 58 000 piscines olympiques. Les scientifiques expliquent que l’événement a battu « tous les records » d’injection de vapeur d’eau depuis que les satellites ont commencé à enregistrer ce type de données.
Le Microwave Limb Sounder à bord du satellite Aura de la NASA, qui mesure les gaz dans l’atmosphère, a découvert que l’explosion avait envoyé quelque 146 téragrammes d’eau dans la stratosphère, entre environ 13 et 53 kilomètres au-dessus de la surface de la planète. Un téragramme (Tg) équivaut à 10 12 grammes ou 10 9 kilogrammes. Cette énorme quantité de vapeur a augmenté la quantité totale d’eau dans la stratosphère d’environ 10 %. C’est près de quatre fois la quantité de vapeur d’eau entrée dans la stratosphère au moment de l’éruption du Pinatubo en 1991 aux Philippines. Les scientifiques expliquent que le panache, qui a éclipsé la puissance de la bombe atomique d’Hiroshima, pourrait affecter temporairement la température sur Terre.
Depuis que la NASA a commencé à effectuer des mesures il y a 18 ans, seules deux autres éruptions, celle du Kasatochi en Alaska en 2008 et du Calbuco en 2015 au Chili, ont envoyé des quantités importantes de vapeur d’eau à des altitudes aussi élevées. Dans les deux cas, les nuages de vapeur d’eau se sont rapidement dissipés; aucun de ces événements n’est comparable à l’énorme quantité d’eau libérée par l’éruption aux Tonga.
On sait que de puissantes éruptions volcaniques peuvent refroidir la température à la surface de la Terre car les cendres réfléchissent la lumière du soleil. L’éruption des Tonga marque un contraste saisissant, car la vapeur d’eau qu’elle a libérée est capable de piéger la chaleur. Selon les chercheurs, il pourrait s’agir de la première éruption volcanique à avoir un impact sur le climat, non pas par le refroidissement causé par les aérosols, mais par le réchauffement de la surface causé par la vapeur d’eau.
Les scientifiques ajoutent que cette vapeur d’eau pourrait rester dans la stratosphère pendant plusieurs années, aggravant au passage l’appauvrissement de la couche d’ozone et augmentant les températures de surface. L’eau pourrait même rester pendant des décennies, sans avoir toutefois d’effets permanents.
On pense que la caldeira du volcan sous-marin, une dépression d’environ 150 mètres de profondeur, est à l’origine de ce phénomène exceptionnel. Si la caldeira avait été moins profonde, l’eau de mer n’aurait pas été assez chaude pour expliquer une telle quantité de vapeur d’eau; si elle avait été plus profonde, la trop grande pression exercée par l’eau de mer aurait atténué le souffle de l’explosion.
Source : CBS News.

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When the Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai volcano (Tonga archipelago) erupted on January 15th, 2022, it sent atmospheric shock waves and tsunami waves around the world. Studies have shown that he effects of the eruption also reached space, causing a major space weather event.

NASA scientists now inform us that the volcano spewed an unprecedented amount of water vapour into the atmosphere, and this will likely have noticeable effects on Earth’s temperatures.

The January 15th eruption sent not only ash into the stratosphere, but also enough water vapor to fill 58,000 Olympic-sized swimming pools, according to NASA. Scientists explain it broke « all records » for the injection of water vapour since satellites began recording such data.

The Microwave Limb Sounder instrument on NASA’s Aura satellite, which measures atmospheric gases, found the blast delivered roughly 146 teragrams of water to the stratosphere, between about 13 and 53 kilometers above the planet’s surface. One teragram equals a trillion grams, and that extreme quantity increased the total amount of water in the stratosphere by about 10% . This is nearly four times the amount of water vapour estimated to enter the stratosphere from the 1991 Mount Pinatubo eruption in the Philippines. Scientists say that the unprecedented plume, which dwarfed the power of the Hiroshima atomic bomb, could temporarily affect Earth’s global average temperature.

Since NASA began taking measurements 18 years ago, only two other eruptions, the 2008 Kasatochi eruption in Alaska and the 2015 Calbuco eruption in Chile, sent substantial amounts of water vapour to such high altitudes. Both dissipated quickly; neither of those events compare to the huge amount of water released by the Tonga event.

Powerful volcanic eruptions usually cool surface temperatures on Earth because the resulting ash reflects sunlight. However, the Tonga eruption marks a stark contrast, because the water vapour it released can trap heat. According to the researchers, it may be the first volcanic eruption observed to impact climate not through surface cooling caused by volcanic sulfate aerosols, but rather through surface warming.

Experts say this water vapour could remain in the stratosphere for several years, potentially temporarily worsening the depletion of the ozone layer and increasing surface temperatures. The water could even remain for decades, but it should not have permanent effects.

Experts point to the underwater volcano’s caldera, a basin-shaped depression that is about 150 meters deep, as the reason for the record-breaking eruption. If the caldera was shallower, the seawater would not have been hot enough to account for the water vapour measurements, and if it was any deeper, intense pressures could have muted the blast.

Source: CBS News.

Image satellite de l’énorme panache généré par l’éruption du 15 janvier 2022 (Source: NASA)

Le dégel du permafrost de roche et ses conséquences dans les Alpes (2ème partie : les conséquences)

L’article de la Revue de Géographie Alpine (https://journals.openedition.org/rga/2806) indique que la stabilité des parois rocheuses de haute montagne se dégrade fortement depuis deux décennies.

En marge du fonctionnement «normal» de la haute montagne, on observe depuis plusieurs années dans les Alpes des phénomènes dont l’intensité ou la nature est inhabituelle : écroulements rocheux de grande ampleur, déstabilisation voire rupture de glaciers rocheux. Si le manque d’observations anciennes ne permet pas d’affirmer avec certitude qu’il s’agit bien de phénomènes nouveaux, des études de cas détaillées les relient sans équivoque au réchauffement climatique et en particulier à ses épisodes chauds. La plupart de ces phénomènes peuvent constituer un aléa pour les populations, leurs habitations, les infrastructures et les pratiques sportives sur les versants de la haute montagne.

Trois écroulements de grande ampleur se sont produits dans la région du massif du Mont Blanc au cours des deux dernières décennies, pour lesquels la dégradation du permafrost a été évoquée comme facteur probable de déclenchement. La niche d’arrachement de l’écroulement de la Brenva en janvier 1997, située entre 3400 et 3700 m d’altitude en exposition SE, est probablement caractérisée par un permafrost tempéré. Une possible advection de chaleur par circulation d’eau en profondeur le long des fractures a pu y permettre la dégradation localisée du permafrost. Il en est vraisemblablement de même pour l’écroulement du Crammont en décembre 2008, qui s’est détaché d’une paroi exposée nord entre 2400 et 2650 m d’altitude également en contexte de permafrost tempéré, et pour celui du Pilier Bonatti en juin 2005, qui culminait à 3660 m d’altitude dans la face ouest des Drus.

De nombreux glaciers rocheux alpins ont récemment commencé à présenter des modalités de déplacement inhabituelles. Le détachement du glacier rocheux du Bérard dans les Alpes françaises reste à ce jour un des deux seuls cas connus au monde. Les premiers signes de cette déstabilisation remontent au moins à 2004, suivis par deux phases majeures au cours de l’été 2006. Outre le rôle de la topographie, les causes évoquées pour ce phénomène sont l’augmentation de la température de l’air des années 1990, les vagues de chaleur des étés 2003 et 2006, et les conditions hydro-nivo-météorologiques des semaines qui ont précédé le détachement.

En Vanoise, des données satellitaires ont récemment permis de détecter le glacier rocheux déstabilisé de Pierre Brune, dont la morphologie présente des signes manifestes de fortes déformations. Une reconstitution partielle du phénomène indique que les premières fractures sont apparues entre 1952 et 1970, suivies par une accélération de la déstabilisation entre 1990 et 2001.

L’un des principaux effets de la perte de glace due à la dégradation du permafrost est le développement de phénomènes «cryokarstiques», c’est à dire des affaissements superficiels par perte de volumes en profondeur. Plusieurs thermokarsts naturels ont été observés en France ces dernières années. Le cas le plus spectaculaire est le Lac du Plan de Chauvet, en Haute Ubaye, qui se forme puis se vide à travers la glace en provoquant des crues torrentielles. Six vidanges ont eu lieu depuis 1930, les plus récentes en 1997 et 2008. Tous les cas de thermokarst identifiés à ce jour se développent dans des secteurs avec une présence probable du permafrost, dont plusieurs sont des marges proglaciaires contenant de la glace morte héritée du Petit Age Glaciaire. Il s’agirait donc à proprement parler de formes de dégradation glaciaires, mais qui affectent des corps de glace qui n’ont pu se maintenir que grâce à des conditions de permafrost.

Dans sa conclusion, l’article explique que si la prévision des grands écroulements reste presque impossible, l’identification de sites potentiellement dangereux du fait d’autres phénomènes est possible. A la demande des services tels que l’ONF qui ont en charge la gestion des risques naturels en montagne, un inventaire exhaustif des glaciers rocheux a ainsi été entrepris dans les départements alpins français à partir de l’interprétation de photographies aériennes et d’observations de terrain. L’objectif de cet inventaire est de repérer tous les glaciers rocheux susceptibles de présenter un danger et tous les lacs en contact avec des glaciers rocheux. Une évaluation de l’aléa conduit ensuite à l’établissement d’une liste de sites à surveiller.

Par ailleurs, un travail de recensement de près de 1800 infrastructures (refuges, remontées mécaniques, dispositifs paravalanches, etc.) présentes en contexte de permafrost et/ou de retrait glaciaire dans les Alpes françaises vient d’être réalisé, dont 55 % présenteraient un risque de déstabilisation. Des dommages ont d’ores et déjà été observés sur nombre d’entre elles, avec des conséquences socio-économiques parfois lourdes (fermeture et chômage techniques,, etc.).

Photo: C. Grandpey

Le dégel du permafrost de roche et ses conséquences dans les Alpes (1ère partie : les mesures)

Un article paru dans la Revue de Géographie Alpine analyse l’impact du dégel du permafrost sur le massif alpins Vous trouverez l’intégralité de l’étude, ainsi que de nombreuses illustrations, en cliquant sur ce lien: https://journals.openedition.org/rga/2806

Avec le réchauffement climatique, les Alpes sont fragilisées. Les glaciers reculent et disparaissent. Les parois rocheuses s’effondrent, mettant en danger la vie des alpinistes qui s’y aventurent. Ces effondrements sont dus au dégel (on ne parle pas de fonte) du permafrost de roche qui assure la cohésion et donc la stabilité. des masses rocheuses. Les mesures disponibles depuis 2009 montrent une augmentation des températures du permafrost, à la fois liée à un réchauffement atmosphérique et à un enneigement conséquent ces derniers hivers.

En France, les premières études reconnaissant la présence de permafrost et son rôle sur les environnements alpins remontent au début des années 1980. Un regain d’intérêt pour ce sujet a eu lieu à partir de 2003. L’étendue potentielle du permafrost dans les Alpes françaises est estimée selon les auteurs entre 700 et 1500 km², soit 10 à 20 % des terrains situés au-dessus de 2000 m d’altitude.

Afin de mesurer le régime thermique du sol sous la couche active, des forages ont été effectués depuis 2009 à l’aide de chaînes de capteurs de température mesurant en continu dans trois contextes géologiques différents: le domaine des Deux-Alpes, l’Aiguille du Midi et le glacier rocheux de Bellecombe. Je vous invite à consulter les relevés en allant sur le site mentionné plus haut.

Les forages étant des installations coûteuses, le suivi du permafrost en montagne est donc complété par des mesures de température réalisées en continu par des enregistreurs placés en subsurface (1-5 cm) dans le rocher ou les formations superficielles (10-50 cm). Depuis 2005, neuf capteurs enregistrant la température entre 3 et 55 cm de profondeur ont été installés dans les faces nord, est, sud et ouest du Piton Central de l’Aiguille du Midi. En plus des forages, douze capteurs de surface sont disponibles pour caractériser la distribution de la température.

S’agissant des glaciers rocheux, en octobre 2003, sept enregistreurs autonomes de température ont été placés à quelques dizaines de centimètres sous la surface du glacier de Laurichard, abrités du rayonnement solaire direct. Les enregistrements font clairement ressortir le rôle majeur de l’enneigement sur le régime thermique de surface, et la variabilité du régime thermique hivernal. Ainsi, des hivers à enneigement abondant et précoce se traduisent par un refroidissement hivernal moindre. A l’inverse, des hivers peu neigeux favorisent la perte de chaleur du sol et donc le refroidissement en profondeur.

L’Aiguille du Midi (Photo: C. Grandpey)

Microbes glaciaires // Glacial microbes

Une équipe de chercheurs américains et chinois avait publié le 7 janvier 2020 une étude mettant en garde sur les conséquences du réchauffement climatique (voir ma note du 23 février 2021). Partis il y a 5 ans pour forer des glaciers de l’Himalaya, ces scientifiques ont extrait deux carottes de glace qui leur ont permis de mettre au jour pas moins de 33 virus dont 5 seulement étaient connus du monde scientifique. Les glaciers comportaient un grand nombre de formes de vie, avec des bactéries, des algues, des champignons, ou encore des archées. Ces micro-organismes de petite taille sans noyau ne se distinguent pas des bactéries sur le plan morphologique, mais ils jouent un rôle important dans l’écologie des glaciers.

En 2022, une équipe de scientifiques chinois a découvert sur le Plateau Tibétain 968 espèces différentes de microbes capables de se développer dans des conditions extrêmes. Ils peuvent supporter de très basses températures, un haut niveau de radiation solaire, sans avoir vraiment besoin de nourriture. Ils ont la capacité de se congeler et se décongeler en fonction des températures.

Surnommé le château d’eau de l’Asie, le Plateau Tibétain et ses 2,5 millions de kilomètres carrés, est une source importante d’approvisionnement en eau pour les villes asiatiques qui le bordent. Avec 46.000 glaciers, cette région du monde regroupe la troisième plus grande concentration de glace sur Terre, après les pôles. Le problème, c’est que le Plateau se réchauffe trois fois plus vite que la moyenne mondiale. Selon l’Organisation météorologique mondiale (OMM), «la majeure partie du Plateau Tibétain a accusé une diminution moyenne des jours d’enneigement, entre 1980 et 2016, de moins de 2 jours/an sur près de la moitié de la région, et de plus de 4 jours/an dans certaines zones». Le réchauffement climatique a déjà provoqué le rétrécissement de 80 % des glaciers du Plateau.

Les scientifiques estiment qu’il est nécessaire de répertorier les microbes présents à l’intérieur de ces glaciers car la fonte de la glace va inévitablement provoquer leur dispersion. Ils ont déjà comptabilisé 3.241 génomes en provenance de 21 glaciers entre 2016 et 2020. Quelque 82 % des génomes sont de nouvelles espèces.11 % de ces espèces ont été découvertes sur le même glacier et 10 % ont été retrouvées sur tous les glaciers étudiés. Selon les chercheurs, ces glaciers sont de véritables « enregistreurs » de la vie du passé, puisqu’ils piègent des microbes vieux de 10.000 ans qui peuvent reprendre vie lorsque les conditions sont adéquates. En 2021, une autre étude effectuée par des scientifiques chinois avait permis d’identifier 33 virus (dont 28 inconnus) piégés dans le plateau de glace Guliya au Tibet. L’âge de certains de ces virus avait été estimé à plus de 15.000 ans.

Il ne faudrait pas oublier, non plus, que ces glaciers renferment d’importantes quantités de carbone et de méthane. On estime à 12 millions de tonnes le carbone prisonnier des glaces tibétaines. La fonte des glaces présente donc un danger multiple : la dispersion dans l’atmosphère de ces gaz à effet de serre qui vont à nouveau aggraver le réchauffement, mais aussi des microbes dont on ignore le comportement lorsqu’ils se retrouveront à l’air libre. Je garde en mémoire la découverte du virus de la grippe espagnole encore bien vivant dans les cadavres de jeunes mineurs enterrés au Svalbard en 1918 (voir ma note du 16 avril 2020).

Source: plusieurs organes de presse scientifique dont Futura Sciences.

A team of American and Chinese researchers published a study on January 7th, 2020 warning of the consequences of global warming (see my note of February 23rd, 2021). While drilling the Himalayan glaciers over the past 5 years, these scientists extracted two ice cores which allowed them to uncover no less than 33 viruses of which only 5 were known to the scientific world. The glaciers contained a large number of life forms, with bacteria, algae, fungi, and even archaea. These small, nucleusless microorganisms are morphologically indistinguishable from bacteria, but they play an important role in glacier ecology.
In 2022, a team of Chinese scientists discovered 968 different species of microbes on the Tibetan Plateau, capable of growing in extreme conditions. They can withstand very low temperatures, high levels of solar radiation, without really needing food. They have the ability to freeze and thaw depending on the temperatures.
Nicknamed the water tower of Asia, the Tibetan Plateau and its 2.5 million square kilometers, is an important source of water supply for the Asian cities that border it. With 46,000 glaciers, this region of the world has the third largest concentration of ice on Earth, after the poles. The problem is that the Plateau is warming three times faster than the global average. According to the World Meteorological Organization (WMO), « most of the Tibetan Plateau has shown an average decrease in snow days, between 1980 and 2016, of less than 2 days/year over almost half of the region, and more than 4 days/year in certain areas”. Global warming has already caused 80% of the Plateau’s glaciers to shrink.
Scientists believe that it is necessary to list the microbes present inside these glaciers because the melting of the ice will inevitably cause their dispersion. They have already counted 3,241 genomes from 21 glaciers between 2016 and 2020. Some 82% of the genomes are new species. 11% of these species were discovered on the same glacier and 10% were found on all the glaciers of the study. According to the researchers, these glaciers are true « recorders » of life in the past, since they trapped 10,000-year-old microbes that can come back to life when the conditions are right. In 2021, another study by Chinese scientists identified 33 viruses (including 28 unknown) trapped in the Guliya plateau in Tibet. The age of some of these viruses were estimated at more than 15,000 years.
We should not forget, either, that these glaciers contain significant quantities of carbon and methane. It is estimated that 12 million tons of carbon are trapped in Tibetan ice. The melting of the ice therefore presents a multiple danger: the dispersion in the atmosphere of these greenhouse gases which will aggravate global warming, but also microbes whose behavior is unknown when they find themselves in the open air. I cannot forget the discovery of the Spanish flu virus still very much alive in the corpses of young miners buried in Svalbard in 1918 (see my note of April 16th, 2020).
Source: Scientific press including Futura Sciences.

Plateau Tibétain (Source: Wikipedia)