Catégorie : Science

Nouvel instrument de mesure sur le Kilauea (Hawaii) // New measuring instrument on Kilauea Volcano (Hawaii)

Dans sa dernière mise à jour, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, indique que le Kilauea n’est pas en éruption. L’alimentation du lac de lave dans l’Halema’uma’u a cessé et les émissions de SO2 et ont retrouvé le niveau qui était le leur avant la dernière éruption. Rien n’annonce en ce moment une reprise imminente de l’activité éruptive.

Bien qu’il n’y ait pas de lac de lave sur le Kilauea ces jours-ci, les scientifiques du HVO expliquent comment ils mesurent la hauteur d’un lac de lave actif.

Une nouvelle technique de mesure a été mise au point pour améliorer encore davantage le réseau permanent de surveillance volcanique. Il s’agit d’un prototype de télémètre laser à mesure continue – Continuous Laser Rangefinder (CLR) – qui a été installé au bord du cratère de l’Halema’uma’u le 26 décembre 2020 et est devenu pleinement opérationnel le 8 janvier 2021.

Ce nouvel instrument contrôle la dynamique du lac de lave avec une résolution encore jamais atteinte. Le CLR mesure en temps réel et en autonomie totale les variations de niveau du lac de lave en utilisant les propriétés de réflexion de la lumière à sa surface.

L’instrument est positionné sur la lèvre ouest de l’Halema’uma’u. Il est orienté vers le cratère avec une inclinaison de 32,57 degrés sous l’horizon. La plage de mesure actuelle est d’environ 733 mètres.

Le CLR transmet une impulsion laser toutes les secondes. Le laser de longueur d’onde de 1550 nanomètres est invisible et sans danger pour l’œil humain. Le faisceau laser s’élargit avec la distance, ce qui crée une empreinte cible d’environ 0,5 m de diamètre sur la surface du lac de lave à proximité des bouches qui étaient actives sur la paroi interne nord-ouest de l’Halema’uma’u.

Une diode réceptrice détecte les signaux laser réfléchis. Un microprocesseur calcule la distance jusqu’à la surface du lac au centimètre près en mesurant le temps mis par l’impulsion laser.

Un inclinomètre à l’intérieur de l’instrument mesure l’angle d’inclinaison du faisceau laser. L’angle du faisceau est utilisé pour calculer la hauteur de la surface du lac de lave par rapport à celle de l’instrument ? Ce dernier est parfaitement stable grâce à un solide trépied, ce qui améliore encore plus la précision des mesures. Ces dernières sont transmises en temps réel via le réseau radio numérique du HVO. .

Le télémètre a également été conçu pour fonctionner par mauvais temps et lorsque les émissions de gaz sont denses. Le Kilauea est un environnement hostile pour les instruments à cause des gaz volcaniques corrosifs, des téphras abrasifs, des fortes pluies, de la foudre et des projections lors des explosions. C’est pourquoi les composants optiques du CLR sont protégés par un boîtier très résistant.

L’instrument fonctionne à l’énergie solaire grâce aux stations photovoltaïques mobiles du HVO qui peuvent être rapidement déployées par hélicoptère.

Le CLR vient compléter d’autres types de données collectées régulièrement par les scientifiques du HVO sur le terrain. Toutefois, ces techniques offrent une couverture spatiale plus large que la mesure à point unique du CLR ; les mesures sont sporadiques et ont une marge d’erreur plus élevée.

Source : USGS/HVO.

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In its latest update, The USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) indicaes taht Kilauea is not erupting. Lava supply to the Halema’uma’u lava lake has ceased and SO2 emissions have decreased to near pre-eruption background levels. There are currently no indications suggesting that a resumption of volcanic activity is imminent.

Although there is no lava lake on Kilauea these days, HVO scientists explain how they measure the lake’s height when it is active in a crater.

New technology has been implemented and is improving HVO’s permanent volcano monitoring network. The prototype Continuous Laser Rangefinder (CLR) gauge is one of the new instruments. It was installed on December 26th, 2020 and became fully operational on January 8th, 2021.

This newly-developed instrument monitors lava lake dynamics with unprecedented resolution. The CLR gauge autonomously measures lava lake elevation in real-time, using the light-reflecting properties of the lava surface.

The instrument is stationed on the western rim of Halema’uma’u Crater. It is aimed into the crater at an inclination of 32.57 degrees below the horizon. Current measurement range is about 733 metres.

The CLR gauge transmits a laser pulse every second. The 1550 nanometer wavelength laser is invisible and eye-safe. The laser beam broadens with distance, making a target footprint about 0.5 m diameter on the lava lake surface near the previously active vents on Halema’uma’u’s northwest wall.

A receiver diode senses laser signals reflected from downrange. A microprocessor calculates the distance to the lake surface within a centimetre by measuring the time of flight of the laser pulse.

An onboard inclinometer measures the slant angle of the laser beam. The beam angle is used to calculate vertical elevation of the lake surface below the surveyed instrument elevation. The instrument is stabilized by a sturdy tripod that improves measurement precision.

Real-time range measurements are telemetered via HVO’s digital radio network.

The quipment has laso been designed to work in foul weather and dense gas emissions. Kilauea is a harsh environment for instrumentation. Corrosive volcanic gas, abrasive tephra, heavy rainfall, lightning, and ballistic ejections are a threat to monitoring equipment. The CLR gauge optical components are protected by a custom enclosure.

The CLR gauge is solar powered by HVO’s flyaway photovoltaic stations, which are rapidly deployed by helicopter. The new instrument complements other types of data routinely collected by HVO scientists in the field. However, these techniques provide broader spatial coverage than the CLR’s single-point measurement; they ate are sporadic and have higher error.

Source : USGS / HVO.

Vue du CLR installé sur la lèvre du cratère de l’Halema’uma’u. On peut voir à droite en haut de l’image une vue éclatée du boîtier optique de l’instrument. (Source : USGS)

Dégel du pergélisol : Une nouvelle découverte inquiétante // Permafrost thawing : Another disturbing discovery

Voici une histoire qui a fait sourire une chroniqueuse de France Info et les journalistes présents dans le studio, mais qui n’est peut-être pas aussi drôle que cela.

Des scientifiques russes ont déterré une créature qui avait séjourné dans le pergélisol de l’Arctique pendant des dizaines de milliers d’années. Ils lui ont apporté un peu de chaleur et ladite créature a repris goût à la vie. Elle a réussi à survivre à 24 000 années d’inertie grâce à la capacité de son corps à se mettre en hibernation une fois que la température est descendue à un certain niveau.

Les chercheurs russes ont expliqué leur découverte dans un article publié dans la revue Current Biology. La petite créature en question est un rotifère bdelloïde. Ces animaux multicellulaires vivent en milieu aquatique et ont la réputation d’être particulièrement résistants aux très basses températures. De toute évidence, ils sont capables de survivre au processus de congélation puis de décongélation, et ils ne sont pas les seuls à avoir cette capacité. Toutefois, on ignore pendant combien de temps un animal doit être congelé pour ne plus pouvoir reprendre vie. Si une créature peut survivre à la congélation pendant un an, cela ne signifie pas forcément qu’elle pourra également survivre à la congélation pendant 10 ou 100 ans, ou dans le cas du rotifère bdelloïde, pendant 24 000 ans.

Les chercheurs russes ont découvert cette créature en Sibérie, et ce n’est pas la première fois que de telles formes de vie sont retirées du permafrost puis ramenées à la vie. De minuscules vers ont également été découverts récemment dans la couche de sol gelé de la région. Une fois que les scientifiques ont eu la possibilité d’augmenter leur température dans un environnement contrôlé, ils ont repris goût à la vie.

De telles recherches et découvertes font naître bon nombre de questions. Lorsqu’on déterre quelque chose qui a été gelé pendant des dizaines de milliers d’années, il y a toujours le risque qu’il soit porteur d’une maladie ou d’un virus encore inconnu. Si un jour nous n’avons pas les moyens de faire face à une maladie ramenée à la vie par un animal congelé, nous risquons de devoir faire face à une chaîne d’événements catastrophique.

Je ne peux m’empêcher de garder à l’esprit l’histoire que j’ai racontée dans une note publiée le 16 avril 2020. J’y expliquais qu’en août 1997, une équipe scientifique a exhumé au Svalbard les corps de jeunes Norvégiens morts de la grippe espagnole. Les chercheurs ont prélevé des échantillons de tissus des poumons, du cerveau et des reins. Les organes étaient relativement bien conservés…et le virus aussi !

Les chercheurs qui effectuent ces travaux prennent des précautions pour s’assurer que des épidémies ne sortent pas des laboratoires. De plus, les créatures qui reviennent à la vie après un séjour dans le sol gelé ne vivent souvent pas assez longtemps pour que de réels problèmes apparaissent. Pourtant, il est inquiétant de savoir que ces animaux sont âgés de dizaines de milliers d’années mais qu’ils sont toujours bien vivants.

J’ai mis en garde à plusieurs reprises sur ce blog sur les risques de fonte du pergélisol dans les années à venir. En plus des émissions de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone et le méthane, la fonte du sol gelé peut raviver des microbes et des virus jusque-là inconnus. Nous pouvons voir à quel point la pandémie de COVID-19 peut être mortelle. Rien ne prouve que de nouvelles épidémies ne seront pas causées par des bactéries jusque-là emprisonnées dans le sol gelé.

Source : Yahoo News.

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It sounds like a story coming out of a science fiction movie, but it is something real: Scientists have unearthed something that had been buried in the Arctic permafrost for tens of thousands of years and warmed it up a bit. The creature then stirred as its cells slowly woke up from their long stasis. It travelled 24,000 years thanks to its body’s ability to shut itself down once temperatures reached a certain low.

In a new paper published in the journal Current Biology, researchers reveal their discovery of a microscopic animal frozen in the Arctic permafrost for an estimated 24,000 years. The tiny creature is called a bdelloid rotifer. These multicellular animals live in aquatic environments and have a reputation for being particularly hardy when it comes to frigid temperatures. They are obviously capable of surviving the process of being frozen and then thawed, and they are not the only tiny animal to have this ability.

However, there is always the question of just how long an animal can be frozen before it can no longer be woken back up. If a creature can survive being frozen for a year, that does not automatically mean that it can also survive being frozen for 10 years or 100, or in the case of the bdelloid rotifer, 24,000.

This discovery was made in Siberia, and it us not the first time that frozen creatures have been pulled from the ground there and then woken back up. Tiny worms were also discovered in the frozen soil layer in the region not long ago and, once scientists had the opportunity to raise their temperature in a controlled environment, they sprung back to life.

There are always big questions about the safety of conducting research like this. When unearthing something that has been frozen for tens of thousands of years there is always the possibility that it carries some kind of disease that has not been seen by humans before. If life on Earth today is not well-equipped to deal with an illness brought back to life by a frozen animal, it could trigger a truly catastrophic chain of events.

I can’t help keeping in mind the story I told in a post released on April 16th, 2020. In August 1997, a scientific team exhumed in Svalbard the bodies of young Norwegians who had died of the Spanish flu. They took samples of tissues from the lungs, the brain and the kidneys. The organs were relatively well preserved, which means that the terrible virus was too!

Researchers conducting this kind of work take precautions to ensure outbreaks do not occur, and the creatures that come back to life from the frozen ground often do not live long enough for containment issues to be much of a concern anyway. Still, it is disturbing to know that these animals are technically tens of thousands of years old but still alive and well.

I have repeatedly warned on this blog about the risks of the melting permafrost in the coming years. In addition to greenhouse gas emissions such as carbon dioxide and methane, the melting of the frozen soil can revive previously unknown microbes and viruses. We can see how deadly the COVID-19 pandemic can be. There is nothing to prove that new epidemics will not be caused by bacteria so far frozen in the ground.

Source: Yahoo News.

Zones recouvertes par le permafrost (Source : NOAA)

Nyiragongo (RDC) : quelques réflexions personnelles

Il n’y a toujours pas, à ma connaissance, confirmation de la vidange du lac de lave du Nyiragongo. Les retombées de cendres observées dans la région de Goma plaident toutefois en faveur de cette hypothèse.

 Je m’en tiens donc à la déclaration du directeur de l’Observatoire : « Il n’a pas été possible de voir à l’intérieur du cratère du volcan à cause du brouillard. Ce qui aurait permis de dégager deux hypothèses: la lave dans le cratère signifierait que les tremblements de terre équivaudraient à une nouvelle activité. Dans le cas contraire, ces tremblements voudraient dire que la terre est en train de reconstituer son équilibre. »

Le processus éruptif le plus fréquent du Nyiragongo est connu et assez facile à comprendre. On remarquera que lorsque la lave perce les flancs du volcan, les coulées démarrent généralement à basse altitude, avec une pente plus faible que vers le sommet. L’importante vitesse d’écoulement de la lave est avant tout due à un taux d’épanchement extrêmement élevé provoqué par la pression de la colonne magmatique à l’intérieur du volcan. Le volcan éclate un peu comme un fruit mûr.

En conséquence, il me paraît essentiel de donner la priorité au contrôle des zones de fractures qui entaillent les flancs du Nyiragongo. Observer le lac de lave depuis la lèvre du cratère, descendre sur les plateformes à l’intérieur, prélever de la lave dont la composition est largement connue, n’est pas inutile mais ne renseigne guère sur le comportement à venir du volcan. Il faudrait un séjour prolongé (plusieurs semaines ou plusieurs mois) ou – encore mieux – la présence de webcams pour bien analyser le comportement du lac de lave. Un bivouac de quelques jours n’est pas suffisant.

Comme je l’ai écrit précédemment, c’est la pression interne exercée par la colonne magmatique sur les parois du volcan qui détermine le déclenchement des éruptions. Pour mieux appréhender la réaction des flancs du volcan à cette pression, il serait intéressant de multiplier les instruments de mesures et autres capteurs. Les satellites sont aujourd’hui parfaitement en mesure de contrôler les déformations des flancs d’un volcan à partir des capteurs installés sur ses flancs. Cela suppose d’une part que l’Observatoire soit opérationnel, mais aussi  que les instruments ne soient pas vandalisés par les voyous qui traînent dans la région.

Le Nyiragongo est un volcan qui montre parfaitement à quel point prévision et prévention volcaniques se rejoignent.

Source : Wikipedia

Le rétrécissement de la stratosphère// The shrinking of the stratosphere

J’ai insisté à maintes reprises sur les conséquences des concentrations très élevées de CO2 dans l’atmosphère sur le climat de notre planète et sur les dangers du réchauffement climatique.

Un article publié dans The Guardian nous apprend maintenant que les énormes concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère réduisent la stratosphère. C’est la conclusion d’une étude publiée récemment dans la revue Environmental Research Letters. Des chercheurs ont découvert que l’épaisseur de la stratosphère s’est réduite de 400 mètres depuis les années 1980 et qu’elle s’amincira à nouveau d’un millier de mètres d’ici 2080 si les émissions de gaz à effet de serre ne sont pas réduites.

Les conséquences peuvent être particulièrement graves car l’amincissement de la stratosphère peut affecter la trajectoire et le bon fonctionnement des satellites, leur durée de vie orbitale, la propagation des ondes radio ainsi que le système de navigation GPS et les communications radio.

L’étude ne fait que confirmer l’impact des activités humaines sur la planète. Dans une note précédente, j’ai expliqué que le réchauffement climatique avait fait se déplacer l’axe de la Terre car la fonte des glaciers et de la banquise redistribuait les masses autour du globe.

La stratosphère présente une épaisseur d’environ 20 km à 60 km au-dessus de la surface de la Terre (voir image ci-dessous). En dessous de la stratosphère se trouve la troposphère dans laquelle nous vivons ; c’est aussi l’endroit où le dioxyde de carbone réchauffe et dilate l’air ambiant, ce qui repousse la limite inférieure de la stratosphère. De plus, lorsque le CO2 pénètre dans la stratosphère, il y refroidit l’air qui a tendance à se contracter.

Le rétrécissement de la stratosphère est un signal d’alerte climatique et montre l’influence des activités humaines à l’échelle planétaire. C’est la preuve que nous pourrissons l’atmosphère jusqu’à 60 kilomètres d’altitude! Les scientifiques savaient déjà que la troposphère augmentait en hauteur parallèlement à l’augmentation des émissions de carbone et ils avaient émis l’hypothèse que l’épaisseur de la stratosphère diminuait. La nouvelle étude est la première à le démontrer et donne la preuve qu’elle se contracte dans le monde entier depuis au moins les années 1980, époque des premières données satellitaires.

La couche d’ozone qui absorbe les rayons UV du soleil se trouve dans la stratosphère et les chercheurs pensaient que les pertes d’ozone au cours des dernières décennies pouvaient être à l’origine du rétrécissement. En effet, moins d’ozone signifie moins de réchauffement de la stratosphère. Cependant, la nouvelle étude montre que c’est bien l’augmentation du CO2 qui est à l’origine de la contraction régulière de la stratosphère, et que ce n’est pas l’ozone, qui a commencé à rebondir après le traité de Montréal de 1989 interdisant les CFC.

L’étude est parvenue cette conclusion inquiétante en utilisant les observations satellitaires depuis les années 1980 et en les complétant avec de multiples modèles climatiques qui incluent les interactions chimiques complexes qui se produisent dans l’atmosphère.

Source: The Guardian.

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I have insisted many times on the consequences of the very high CO2 concentrations on the world’s climate and the dangers of the current climate change for our lives.

An article published in The Guardian informs us that the enormous concentrations of greenhouse gases are shrinking the stratosphere. This is the conclusion of a recent study published in the journal Environmental Research Letters

The researchers have observed that the thickness of the atmospheric layer has contracted by 400 metres since the 1980s and will thin by about another kilometre by 2080 if the emissions of the gases are not reduced. The consequences can be very serious as the thinning of the stratosphere has the potential to affect satellite trajectories and operations, orbital life-times, the propagation of radio waves as well as the GPS navigation system and radio communications.

The study only confirms the profound impact of humans on the planet. In a previous post; I exlained that the climate crisis had shifted the Earth’s axis as the massive melting of glaciers redistributes weight around the globe.

The stratosphere extends from about 20 km to 60 km above the Earth’s surface (see image below). Below is the troposphere, in which humans live, and it is the place where carbon dioxide heats and expands the air. This pushes up the lower boundary of the stratosphere. This is not all! When CO2 enters the stratosphere it actually cools the air, causing it to contract.

The shrinking stratosphere is a warning of the climate emergency and the planetary-scale influence that humanity now exerts. This proves we are messing with the atmosphere up to 60 kilometres!

Scientists already knew the troposphere was growing in height as carbon emissions rose and had hypothesised that the stratosphere was shrinking. The new study is the first to demonstrate this and shows it has been contracting around the globe since at least the 1980s, when satellite data was first gathered.

The ozone layer that absorbs UV rays from the sun is in the stratosphere and researchers had thought ozone losses in recent decades could be to blame for the shrinking. Less ozone means less heating in the stratosphere. However, the new study shows it is the rise of CO2 that is behind the steady contraction of the stratosphere, not ozone levels, which started to rebound after the 1989 Montreal treaty banned CFCs.

The study reached its conclusions using the small set of satellite observations taken since the 1980s in combination with multiple climate models, which included the complex chemical interactions that occur in the atmosphere.

Source: The Guardian.

Source : The Guardian