Catégorie : Science

Nouvelles révélations sur la fonte du Groenland // New revelations about the melting of Greenland

Chaque année à l’approche de l’été, lorsque l’atmosphère arctique se réchauffe, des milliers de lacs et de cours d’eau issus de la fonte des glaces apparaissent à la surface de la calotte glaciaire du Groenland. Ces eaux ont tendance à s’écouler vers la base de la calotte à travers des fissures ou des fractures.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Université de Cambridge (Angleterre) expliquent que les eaux issues de la fonte de surface ont tendance à tomber sur la base de la calotte glaciaire en produisant une grande quantité de chaleur. Cette dernière accélère encore un peu plus la fonte de la glace.

C’est ce phénomène que les chercheurs anglais ont étudié pour la première fois. Ils voulaient comprendre comment et pourquoi les lacs de fonte du Groenland se vident si rapidement et quel est leur effet sur le comportement global de la calotte glaciaire. L’information est d’autant plus importante dans le contexte actuel de réchauffement climatique anthropique où la calotte du Groenland est devenue le principal contributeur à l’élévation du niveau de la mer.

C’est une mesure de la vitesse  de fonte de la base de la calotte, à environ 1.000 mètres sous la surface qui a permis aux chercheurs de réaliser leur découverte. Elle a été possible grâce à une technique de radiosondage. Ils ont été surpris de constater que la vitesse de fonte était souvent aussi élevée en profondeur qu’en surface. Or la surface reçoit la chaleur du soleil alors que la base n’en reçoit pas.

Pour confirmer leurs résultats, les chercheurs ont mesuré indépendamment la température de l’eau à la base de la calotte glaciaire du Groenland à partir de capteurs installés dans un trou de forage à proximité du Store Glacier, l’un des principaux glaciers du Groenland qu’ils ont étudié pendant sept ans. Ils ont enregistré à la base du glacier une température surprenante de 0,88°C, ce qui est étonnamment élevé pour une base de calotte glaciaire dont le point de fusion se situe à -0,40°C.

Selon les scientifiques, le phénomène s’explique par un système de drainage bien moins efficace à la base de la calotte qu’en surface.Il existe en particulier un important échauffement par friction dans l’eau elle-même. La chaleur générée par les chutes d’eau fait fondre la glace de bas en haut.

Les chercheurs estiment que jusqu’à 82 millions de mètres cubes d’eau de fonte ont été transférés dans le lit du Store Glacier chaque jour au cours de l’été 2014. Selon eux, la puissance produite par la chute d’eau pendant les périodes de pointe est comparable à la puissance produite par le Barrage des Trois Gorges (Chine), la plus grande centrale hydroélectrique du monde. Avec une zone de fonte qui s’étend sur près d’un million de kilomètres carrés au plus fort de l’été, la calotte glaciaire du Groenland produit plus d’hydroélectricité que les dix plus grandes centrales hydroélectriques du monde réunies !

Source : University of Cambridge.

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Every year as summer approaches, when the Arctic atmosphere warms, thousands of ponds and streams created by melting ice appear on the surface of the Greenland Ice Sheet. These waters tend to flow towards the base of the ice cap through cracks or fissures.
In a new study, researchers from the University of Cambridge (England) explain that water from the surface melt tends to fall down to the base of the ice cap, producing a large amount of heat. The latter accelerates the melting of the ice a little more.
It is this phenomenon that English researchers studied for the first time. They wanted to understand how and why Greenland’s melt lakes are emptying so quickly and what their effect is on the overall behaviour of the ice sheet. The information is all the more important in the current context of human-caused global warming where the Greenland ice cap has become the main contributor to sea level rise.
It was a measurement of the rate of melting of the base of the cap, about 1,000 meters below the surface, which enabled the researchers to make their discovery. It was possible thanks to a radioprobe technique. They were surprised to find that the rate of melting was often as high at depth as at the surface. However, the surface receives heat from the sun while the base does not.
To confirm their findings, the researchers independently measured the water temperature at the base of the Greenland Ice Sheet through sensors installed in a borehole near Store Glacier, one of Greenland’s main glaciers which they studied for seven years. They recorded a surprising temperature of 0.88°C at the base of the glacier, which is surprisingly high for an ice sheet base with a melting point of -0.40°C.
According to the scientists, the phenomenon is explained by a much less efficient drainage system at the base of the ice cap than on the surface. In particular, there is significant heating by friction in the water itself. The heat generated by the waterfalls melts the ice from bottom to top.
The researchers estimate that up to 82 million cubic meters of meltwater was transferred to the bed of Store Glacier each day during the summer of 2014. According to them, the power produced by the waterfall during the peak periods is comparable to the power produced by the Three Gorges Dam (China), the largest hydroelectric plant in the world. With a melting zone that extends over almost a million square kilometers at the height of summer, the Greenland ice cap produces more hydroelectricity than the ten largest hydroelectric power stations in the world combined!
Source: University of Cambridge.

Lacs de fonte à la surface du GroenLand (Source: Wikipedia)

Pour une meilleure gestion de la cendre de l’Etna // For a better management of Mt Etna’s ash

Les scientifiques italiens ont testé au cours de la crise éruptive de l’Etna le 21 février 2022 un nouveau système baptisé Aeromat qui devrait permettre une meilleure gestion de l’aéroport de Catane quand le volcan envoie des panaches de cendre.

Des céliomètres, instruments de haute technologie, permettent de mesurer les paramètres environnementaux et de valider les modèles de prévisions mettant en jeu météo et environnement. Ils sont le fer de lance d’un système visant à fournir, notamment aux gestionnaires d’aéroports, des informations qui leur permettront d’optimiser les opérations sur les pistes au moment où certains phénomènes se produisent. Ces instruments permettent l’intégration des rapports d’observatoires volcanologiques dans les données météorologiques à partir de modèles haute résolution.

Les céliomères ont été testés lors de la dernière éruption de l’Etna, lorsque le volcan a émis de volumineux panaches de cendre. A l’aide d’une chaîne de modélisation météo-environnementale destinée à étudier le comportement des cendres volcaniques dans l’atmosphère, une équipe scientifique a suivi en continu l’évolution de l’événement.
Les céliomètres consistent en une source laser et un détecteur capable d’enregistrer la lumière émise et de mesurer la hauteur du nuage volcanique. De tels instruments permettront de réaliser des campagnes de mesures au sol, visant à valider et optimiser les performances des modèles de prévision. Les données de ce réseau seront ensuite acheminées vers Alice-net, un réseau de stations géré par des instituts et organismes de recherche italiens, dont les principales activités se concentrent sur les questions environnementales.
Le projet Aeromat est axé sur le binôme aviation – sécurité, conformément aux priorités définies par le Parlement européen et l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI), qui dicte les normes minimales de prévention des risques. L’objectif principal du projet est d’améliorer la qualité de prévision de certains phénomènes afin de pouvoir intervenir rapidement. Le projet associe des recherches expérimentales et des modèles météorologiques environnementaux liés à l’impact des cendres volcaniques. Cela facilitera la tâche des constructeurs aéronautiques, des pilotes d’aéronefs et des gestionnaires du trafic aérien. Le système évitera que la présence de cendres dans l’air ne crée des situations dangereuses dans l’ aéroport Fontanarossa de Catane, mais aussi ceux de Comiso, Reggio Calabria ou Naples.
Au cours de l’événement du 21 février 2022, les scientifiques ont pu observer comment les vents forts venant initialement du secteur nord-ouest, ont provoqué la propagation de grandes quantités de cendres au sud du volcan et, en particulier dans certains secteurs de vol spécifiques, ce qui a provoqué la suspension des activités à Fontanarossa pendant environ deux heures. De plus, avec l’évolution des conditions météorologiques, la cendre volcanique a atteint l’autoroute A18 (Catane – Messine), avec une couche significative sur la portion située entre les sorties Acireale et Giarre. Grâce aux instruments qui seront placés à proximité de l’aéroport de Catane et aux modèles météo-environnementaux, il sera possible de mesurer les paramètres physiques pertinents et de prévoir d’utiliser certaines zones de l’aéroport. Dans d’autres cas, le nouveau système permettra de connaître à l’avance l’évolution des événements. Sur cette base, il sera possible d’empêcher les avions de décoller ou d’atterrir, ou les voitures de traverser certaines zones. De telles mesures favoriseront la mobilité et les déplacements.
Le projet Aeromat comprend un partenariat entre des organismes de recherche tels que l’Université de Messine, l’ INGV et l’Université de Naples et des entreprises privées telles que Etna Hitech. Dans le cadre du même projet, les scientifiques sont en train de mettre au point un drone, équipé de capteurs, avec un moteur à hydrogène, qui sera présenté dans les mois à venir.

Source: La Sicilia.

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During the Mt Etna eruption on February 21st, 2022, Italian scientists tested a new system called Aeromat which should allow a better management of Catania airport when the volcano sends ash plumes.
Celiometers, high-tech instruments, are used to measure environmental parameters and validate prediction models involving weather and environment. They are the spearhead of a system aimed at providing, in particular to airport managers, information that will enable them to optimize operations on the runways when certain phenomena occur. These instruments allow the integration of reports from volcanological observatories into meteorological data from high-resolution models.
Celiomers were tested during Mount Etna’s last eruption, when the volcano emitted voluminous ash plumes. Using a meteorological-environmental modeling chain intended to study the behaviour of volcanic ash in the atmosphere, a scientific team continuously monitored the evolution of the event.
Celiometers consist of a laser source and a detector capable of recording the light emitted and measuring the height of the volcanic cloud. Such instruments will make it possible to carry out ground measurement campaigns, aimed at validating and optimizing the performance of prediction models. Data from this network will then be routed to Alice-net, a network of stations run by Italian research institutes and organizations, whose main activities focus on environmental issues.
The Aeromat project focuses on the aviation – safety binomial, in accordance with the priorities defined by the European Parliament and the International Civil Aviation Organization (ICAO), which dictates the minimum standards for risk prevention. The main objective of the project is to improve the quality of predictions of certain phenomena in order to be able to intervene quickly. The project combines experimental research and environmental weather models related to the impact of volcanic ash. This will make the work easier for aircraft manufacturers, aircraft pilots and air traffic managers. The system will prevent the ash in the air from generating dangerous situations in the Fontanarossa airport of Catania, but also those of Comiso, Reggio Calabria or Naples.
During the event of February 21, 2022, scientists were able to observe how the strong winds initially coming from the northwest sector, caused the spread of large quantities of ash to the south of the volcano and, in particular in certain flight areas, which caused the suspension of activities in Fontanarossa for about two hours. In addition, with the evolution of weather conditions, the volcanic ash reached the A18 motorway (Catania – Messina), with a significant layer on the portion located between the Acireale and Giarre exits. Thanks to the instruments that will be placed near Catania airport and to the weather-environmental models, it will be possible to measure the relevant physical parameters and plan the use of certain areas of the airport. In other cases, the new system will make it possible to know in advance the evolution of events. On this basis, it will be possible to prevent planes from taking off or landing, or cars from passing through certain areas. Such measures will promote mobility and travel.
The Aeromat project includes a partnership between research organizations such as the University of Messina, INGV and the University of Naples and private companies such as Etna Hitech. As part of the same project, scientists are developing a drone, equipped with sensors, with a hydrogen engine, which will be presented in the coming months.
Source: La Sicilia.

Photo: C. Grandpey

Un instrument pour prévoir les éruptions volcaniques // An instrument to predict volcanic eruptions

La NASA a lancé un nouveau prototype d’instrument qui permettra peut-être – c’est le souhait de l’Administration – de prévoir les éruptions volcaniques. D’un poids de moins de six kilogrammes, ce sera le plus petit appareil spatial, avec la résolution la plus élevée, dédié à la détection de gaz comme le dioxyde de soufre et le dioxyde d’azote qui sont souvent des signes avant-coureurs d’activité volcanique.
Baptisé « Nanosat Atmospheric Chemistry Hyperspectral Observation System », ou NACHOS, l’instrument n’est encore qu’un prototype, mais la NASA prévoit sont développement. Il a été lancé depuis la Virginie le 19 février 2022 à bord d’une mission de réapprovisionnement Northrop Grumman vers la Station Spatiale Internationale (ISS). Le NACHOS sera bientôt fixé sur un minuscule satellite CubeSat positionné à environ 480 km au-dessus de la Terre. Le CubeSat est un satellite miniaturisé et modulaire avec des composants qui ont à peu près la taille d’un Rubik’s cube. Lorsque le CubeSat quittera l’ISS en mai 2022, il placera le NACHOS en orbite terrestre basse avant de rentrer dans l’atmosphère.
Le NACHOS sera capable de détecter des gaz dans des zones d’une superficie de seulement 0,4 kilomètre carré. Un communiqué de presse de la NASA explique qu' »un volcan en sommeil qui vient de se réveiller peut émettre du SO2 avant de montrer une activité sismique détectable. Cela laisse donc une chance d’identifier un volcan sur le point d’entrer en éruption avant que celle-ci se déclenche ». .
Les chercheurs de la NASA espèrent que le NACHOS fera plus que simplement prévoir les éruptions volcaniques. L’Administration prévoit d’utiliser l’instrument pour surveiller la qualité de l’air autour des villes et des quartiers et même autour des centrales électriques. Savoir que des gaz sont présents et localiser leurs sources à une échelle inférieure au kilomètre donne la possibilité de prendre des mesures et de minimiser les effets négatifs sur la santé.
La taille du NACHOS fait qu’il est beaucoup moins cher que les satellites actuellement utilisés pour observer les gaz traces. Il a environ la taille d’un ballon de football. Avec plus de puissance et moins de poids, c’est un excellent candidat pour les futures missions de gaz traces dans l’atmosphère.

Le NACHOS restera à bord du Northrop Grumman jusqu’en mai 2022, date à laquelle le vaisseau spatial reviendra sur Terre depuis l’ISS. Le NACHOS devrait rester en orbite pendant environ un an. Cela donnera suffisamment de temps à la NASA pour vérifier la conception de l’instrument et recueillir suffisamment de données pour s’assurer que le concept technologique est réalisable. Ensuite, il sera remplacé par un autre instrument
Source : NASA, CBS News.

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NASA has launched a new prototype instrument that it hopes will help predict volcanic eruptions. Weighing less than six kilograms, the instrument will be the smallest space-based device, together with the highest resolution, dedicated to observing gases like sulfur dioxide and nitrogen dioxide that can be harbingers of volcanic activity.

Named the « Nanosat Atmospheric Chemistry Hyperspectral Observation System, » or NACHOS, the instrument is still just a prototype, but NASA plans to deploy the device. It was launched from Virginia on February 19th, 2022 aboard a Northrop Grumman resupply mission to the International Space Station. NACHOS will soon be perched aboard a tiny CubeSat satellite positioned about 480 km above Earth. The Cube Sat is a type of miniaturized and modular satellite system with components that are roughly the size of a Rubik’s cube. When the spacecraft departs the International Space Station in May 2022, it will place NACHOS in low-Earth orbit before re-entering the Earth’s atmosphere.

NACHOS will be able to detect gases in areas as small as 0.4 square kilometers. A NASA press release explains that « a dormant volcano just waking up may emit SO2 before there is any detectable seismic activity. That gives a chance to identify a potentially erupting volcano before it actually blows. » .

NASA researchers hope that NACHOS will do more than just predict volcanic eruptions. It plans to use the device to monitor the air quality around cities and neighbourhoods and even individual power plants. Recognizing that these gases are present and localizing their sources on a sub-kilometer scale, gives the opportunity to take action and minimize negative health outcomes.

NACHOS’ size makes it much cheaper and smaller than the satellites currently used to observe trace gases. The device is only about the size of a football. Showing more power and less weight, it is an excellent candidate for future atmospheric trace gas missions.

NACHOS will stay on board Northrop Grumman’s Cygnus spacecraft until May 2022, when the spacecraft will head back to Earth from the ISS. NACHOS will be placed in Earth’s lower orbit. It is expected to remain in orbit for around a year. That will give NASA enough time to verify the instrument design and gather enough test data to ensure the technology concept is feasible. Then, it will be replaced with another instrument

Source: NASA, CBS News.

Vue du NACHOS avec ses panneaux solaires déployés (Source : Los Alamos National Laboratory)

Nouvelle carte géologique d’Hawaii // New geological map of Hawaii

L’USGS a publié une nouvelle carte géologique de la Grande Ile d’Hawaii, en prenant en compte les changements subis lors des dernières éruptions.
La première cartographie complète de la géologie hawaïenne a commencé avec pour cadre le district de Kaʻū, dans les années 1920. Plus tard, les géologues ont cartographié Maui, Molokaʻi et l’île d’Hawaiʻi. Les cartes géologiques de toutes les îles de l’archipel, à l’exception de Kauaʻi, ont été achevées dans les années 1940. La publication de la carte géologique de Kauaʻi a eu lieu en 1960.
La datation des coulées de lave par analyse des éléments radioactifs n’était pas disponible pour la conception des premières cartes géologiques, de sorte que la progression des coulées de lave a été déduite en cartographiant les superpositions successives des coulées les plus récentes avec les plus anciennes. De cette façon, l’image globale de l’activité volcanique s’est traduite par des coulées plus anciennes occupant de plus grandes surfaces, au détriment des coulées plus récentes
Plus tard, l’analyse chimique des roches de chacune de ces coulées de lave a révélé comment les magmas ont évolué avec le temps au sein de chaque volcan.
L’observation du cycle de vie des volcans hawaiiens et le fait que ces volcans sont plus jeunes en allant vers le sud-est, ainsi que d’autres données géologiques, ont conduit à la notion d’un point chaud (hotspot) mantellique au-dessus duquel se déplacent les îles et la croûte océanique sur lesquelles elles se trouvent. Les volcans hawaiiens naissent au-dessus du point chaud et meurent lentement au fur et à mesure que la croûte océanique les emporte vers le nord-ouest.
La révision majeure suivante de la cartographie géologique d’Hawaii a été lancée dans les années 1980. Grâce à une meilleure compréhension de la tectonique des plaques, de la notion de point chaud et de la datation radiométrique, les géologues de l’USGS ont mis à jour la géologie de l’île d’Hawaii en incluant plus de détails. Les techniques de cartographie s’étaient améliorées avec l’utilisation de la photographie aérienne. La carte, publiée en 1996, comprenait les coulées de lave émises pendant les 12 premières années de l’éruption du Pu’u’ō’ō et toutes les autres éruptions du Kilauea et du Mauna Loa depuis 1942. En utilisant les données de cette carte, l’USGS a publié la première carte des risques liés aux coulées de lave sur l’île d’Hawaï.
La dernière carte géologique de l’État d’Hawaii, publiée en 2021, mise à jour à partir d’une version préliminaire de 2007, comprend la première cartographie des années 1940, la carte géologique de 1996 de l’île d’Hawaii, une nouvelle cartographie des volcans Maui Est, Oʻahu Ouest et Molokaʻi Ouest, ainsi que les débordements de lave de l’Halemaʻumaʻu et les coulées de lave dans le District de Puna en 2018.
La brochure qui accompagne les cartes explique comment chaque île s’est formée dans le cadre géologique de l’ensemble de l’archipel. Sur Kauaʻi, le bassin de Līhuʻe s’est probablement formé par affaissement mais on ne sait toujours pas si un ou deux volcans ont formé l’île. Oʻahu a été édifiée par trois volcans, et non deux comme on le pensait à l’origine. Sur l’île de Maui, l’Haleakalā entre en éruption tous les 200 à 500 ans et son éruption la plus récente remonte probablement à plus de 400 ans, et non à la fin des années 1700 comme on le pensait auparavant.
La carte de 2021 est disponible en fichiers pdf. Une version papier de la carte est également en préparation, mais la date de publication n’a pas été précisée..

https://pubs.usgs.gov/sim/3143/sim3143_pamphlet.pdf

Source : USGS.

 

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USGS has released a new geological map ohf Hawaii Big Island showing the changes undergone during the past eruptions.

The earliest comprehensive mapping of Hawaiian geology began in the Kaʻū District, in the 1920s. Later, geologists mapped Maui, Molokaʻi and the Island of Hawaiʻi. Geologic maps of all the islands except Kauaʻi were completed in the 1940s.The publication of the geologic map of Kauaʻi occurred in 1960.

Dating of lava flow by analysis of decaying radioactive elements was not yet available for designing the early geologic maps, so the progression of lava flows was deduced by mapping successive overlap of newer over older lava flows. In that way, a general sequence of volcanic activity was deduced, but resulted in older flows being grouped in larger units.

Chemical analysis of rocks from each of these lava flows revealed how magmas changed with time within each volcano.

The life cycle of Hawaiian volcanoes and the observation that Hawaiian volcanoes get younger to the southeast, along with other geologic data, led to the idea of mantle hotspots over which the islands and the oceanic crust on which they are built moves. Hawaiian volcanoes are born over the hotspot and slowly die as the oceanic crust carries them off in a northwest direction.

The next major revision of geologic mapping was launched in the 1980s. With a firm understanding of plate tectonics, hotspots, and radiometric dating, USGS geologists remapped the geology of the Island of Hawaiʻi in more detail. Mapping techniques had improved and included use of aerial photography. The map, published in 1996 included lava flows from the first 12 years of the Puʻuʻōʻō eruption and every other eruption of Kīlauea and Mauna Loa since 1942. Using the data from this map, the USGS published the first Lava Flow Hazard Map showing the relative hazard from lava flows on the Island of Hawaiʻi.

A new geologic map of the State of Hawaii in 2021, updated from a preliminary 2007 version, includes the early mapping of the 1940s, the 1996 geologic map of the Island of Hawaiʻi, new mapping of East Maui, West Oʻahu and West Molokaʻi volcanoes, and the Halemaʻumaʻu overflows and Puna lava flows of 2018.

The pamphlet that accompanies the maps compiles new ideas about the way each island formed with the upgraded geologic framework of the islands. On Kauaʻi, the Līhuʻe basin probably formed by subsidence but there is still a question about whether one or two volcanoes formed the island. Oʻahu was built by three volcanoes, not two as originally thought. Haleakalā erupts every 200 to 500 years and its most recent eruption was probably more than 400 years ago, and not in the late 1700s as previously thought.

The 2021 map is available as pdf files. A printed version of the map is also in the works, but the publication date has not been finalized yet.

Cliquer pour accéder à sim3143_pamphlet.pdf

Source : USGS.

 

Portion de la carte géologique mise à jour en 2021. On y voit une partie du District de Puna, où les dernières coulées de lave ont été ajoutées. (Source : USGS)

Cliquer sur ce lien pour une image plus grande :

https://cdn.bigislandnow.com/file/bigislandnow/2022/02/HawaiiStateGeologicMap-vw.jpg