Tourbières, permafrost et gaz à effet de serre // Peatlands, permafrost and greenhouse gases

Le nombre et l’intensité des incendies de forêt ont augmenté, notamment dans l’Arctique, en raison du réchauffement climatique et devraient s’aggraver avec le temps. En plus de détériorer la qualité de l’air et de détruire des régions entières, ces incendies contribuent également à l’accélération du réchauffement climatique sur Terre. En effet, le feu s’attaque aux tourbières et aux zones de pergélisol, ce qui peut avoir des conséquences catastrophiques.
Les tourbières sont des écosystèmes de zones humides dans lesquels la terre gorgées d’eau empêche la décomposition complète des matières végétales. On les rencontre sur tous les continents et sous tous les climats et, parce qu’elles sont constituées de matière organique, elles ont piégé de grandes quantités de dioxyde de carbone. De nombreuses tourbières sont restées gelées pendant des milliers d’années dans le permafrost. On estime que près de 20 % des zones de pergélisol stockent près de 50 % du carbone du sol dans cet écosystème, ce qui correspond à près de 10 % du stockage de carbone dans le sol à l’échelle de la planète
Les tourbières sont d’énormes puits de carbone sur Terre car elles absorbent et stockent du carbone depuis des dizaines de milliers d’années. Les tourbières gelées, en particulier, retiennent près de 40 milliards de tonnes de carbone. Elles constituent une bombe à retardement à cause du réchauffement climatique et des incendies de végétation qui sont devenus de plus en plus fréquents. Les humains sont également responsables car ils ont drainé et asséché les tourbières à des fins agricoles ou forestières. En plus de cela, El Niño apporte un temps encore plus chaud et sec de sorte que les incendies peuvent devenir incontrôlables, alimentés par la tourbe, pendant des semaines ou plus.
Dans plusieurs notes sur la Sibérie, j’ai expliqué que les températures plus chaudes ont provoqué des « incendies zombies », autrement dit des incendies qui se propagent sous terre et qui peuvent brûler pendant des mois. Ces incendies brûlent plus lentement que les incendies de forêt classiques et ont tendance à se propager en profondeur et latéralement dans le sol.
A mesure que les incendies se déplacent vers le nord, les sols tourbeux brûlent à un rythme accéléré. Dans le même temps, la tourbe en brûlant fait disparaître la couche isolante du pergélisol.
La destruction des tourbières peut entraîner le rejet de milliards de tonnes de carbone dans l’atmosphère, aggravant ainsi la crise climatique. De plus, les incendies peuvent faire dégeler le pergélisol et déclencher une cascade de processus microbiens qui peuvent également générer des gaz à effet de serre. Le problème le plus inquiétant est que le carbone mettra encore au moins 1 000 ans pour revenir dans la tourbe.
En fin de compte, on assiste à la perte de carbone due au feu et au dégel du permafrost, ce qui aboutit à un changement rapide de la couverture terrestre par la végétation. Les scientifiques expliquent que si nous ne rétablissons pas cet écosystème afin de le rendre au moins neutre en carbone et éventuellement le faire redevenir un puits de carbone, les tourbières et les zones de pergélisol deviendront de puissantes sources d’émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
Source : Yahoo Actualités.

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The number and intensity of wildfires have increased, especially in the Arctic, due to global warming and are expected to worsen over time. Along with ruining air quality and causing destruction, wildfires also play a part in worsening global warming in general. Indeed, the burning damages peatlands and permafrost peatlands, which could have catastrophic outcomes.

Peatlands are terrestrial wetland ecosystems in which waterlogged conditions prevent plant material from fully decomposing. They are located on every continent and climate and because they are made up of organic matter have trapped lots of carbon dioxide. Many peatlands have been frozen over thousands of years in permafrost . Nearly 20% of the permafrost areas store nearly 50% of soil carbon of the permafrost ecosystem, which corresponds to nearly 10% of the global terrestrial soil carbon pool.

Peatlands are huge terrestrial carbon stores because they have been taking in and storing carbon for tens of thousands of years. Frozen peatlands in particular are holding on to almost 40 billion tons of carbon within them. They are a ticking time bomb of emissions due to global warming. This is due to temperature rises because of climate change and to wildfires which have become more prevalent. Humans have also been draining peatland to convert for agricultural or forestry purposes. On top of that, El Niño brings dry weather to the region, fires in the region can go out of control for several weeks or more, with lots of peat burning.

In several posts about Siberia, I have explained that the warmer temperatures have caused « zombie fires, » which are underground fires that may burn for months. These fires burn more slowly than typical wildfires and have the tendency to spread deep into the ground and spread laterally.

As the fires move northward, peat soils burn at an accelerated rate. The burning peat also removes the layer insulating permafrost.

The destruction of peatlands can cause billions of tons of carbon to be released into the atmosphere, worsening the already intensifying climate crisis. Moreover, fires can thaw permafrost and begin a cascade of microbial processes that may also generate greenhouse gases. The biggest problem is that carbon will take at least another 1,000 years to go back into the peat.

In the end, there is the carbon loss from the fire and the carbon loss from the permafrost thaw and then a more rapid change in the land cover. Scientists explain that if we don’t restore that ecosystem to make it at least carbon neutral and ipossibly a carbon sink again, peatlands and permafrost peatlands will become powerful sources of greenhouse gas emissions to the atmosphere.

Source : Yahoo News.

Photo: C. Grandpey

 

Image satellite montrant le réveil d’un incendie qui avait couvé dans le sous-sol arctique pendant tout l’hiver (Source : Copernicus)

Les ours polaires, le réchauffement climatique et la loi américaine // Polar bears, global warming and American law

Dès qu’il s’agit du monde des affaires et de l’économie du pays qu’ils dirigent, certains gouvernements ne tiennent plus compte des effets du réchauffement climatique sur l’environnement. Ainsi, aux États-Unis, l’Endangered Species Act empêche le gouvernement fédéral de prendre en compte le réchauffement climatique lors de l’évaluation des impacts de projets tels que le forage pétrolier et gazier.
La loi américaine exige seulement que les agences veillent à ce que les projets ne nuisent pas aux espèces répertoriées. Un décret du Ministère de l’Intérieur paru en 2008 sous l’administration Bush, connu sous le nom de Bernhardt Opinion, stipule que les émissions de gaz à effet de serre ne doivent pas être prises en compte car la science est incapable de faire le distinguo entre l’impact de sources spécifiques et celui des émissions mondiales.

Une nouvelle étude, publiée le 31 août 2023 dans la revue Science, affirme que les scientifiques sont pour la première fois capables de quantifier directement l’impact des émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique provenant de sources spécifiques sur la survie des oursons polaires. Il est désormais possible de calculer le lien direct entre une certaine quantité d’émissions de gaz à effet de serre, et le nombre de jours sans glace dans les zones habitées par les ours, ce qui affecte en retour le pourcentage d’ours atteignant l’âge adulte. Grâce à ce degré de précision, les auteurs de cette étude espèrent pouvoir remédier à ce qui est perçu comme une faille de la loi américaine.

Les ours polaires, que l’on retrouve dans 19 sous-populations dans tout l’Arctique, dépendent de la glace de mer pour chasser les phoques. À mesure que la glace fond, ils se retrouvent sur terre ou doivent nager de plus en plus loin pour trouver de la glace. Cela nuit à leur capacité à trouver de la nourriture et aboutit à de longues périodes de jeûne qui épuisent leurs réserves de graisse.

Le réchauffement climatique d’origine humaine signifie qu’il y a moins de jours de glace de mer pour permettre aux ours polaires de constituer ces réserves et les périodes de jeûne deviennent plus longues. Les scientifiques estiment que la plupart des ours polaires pourraient disparaître d’ici la fin de ce siècle si rien n’est fait pour ralentir le réchauffement climatique.

Une étude majeure publiée en 2020 avait été la première à calculer le lien entre les évolutions observées de la banquise à cause du changement climatique et le nombre d’ours polaires.

En s’appuyant sur ces travaux, les auteurs de la nouvelle étude ont établi la relation existant entre les émissions de gaz à effet de serre, le nombre de jours de jeûne, ainsi que le taux de survie des oursons. Ils ont fait ce calcul pour 15 des 19 sous-populations d’ours polaires, entre 1979 et 2020, et ils ont pu en tirer de nombreuses conclusions. Par exemple, le monde émet actuellement 50 milliards de tonnes de CO2 ou de gaz équivalent dans l’atmosphère annuellement, ce qui, selon l’étude, réduit de 3% par an le taux de survie des oursons dans la population d’ours polaires de la mer de Beaufort. Chez les populations en bonne santé, le taux de survie des oursons durant leurs premières années de vie est d’environ 65%.

L’étude fournit en outre aux autorités américaines les outils pour pouvoir quantifier l’impact de nouveaux projets d’énergies fossiles, comme de nouvelles centrales, sur les ours polaires. Elle établit « un lien quantitatif incontestable entre les émissions de gaz à effet de serre, le déclin de la banquise, la durée du jeûne et la démographie des ours polaires ». La technique pourrait être appliquée à de nombreuses autres espèces, comme les tortues marines ou les récifs coralliens.

Source  : Yahoo Actualités.

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When it comes to the business world and the economy of the country they lead, some governments no longer take into account the effects of global warming on the environment. For example, in the United States, the Endangered Species Act prevents the federal government from taking global warming into account when assessing the impacts of projects such as oil and gas drilling.
U.S. law only requires agencies to ensure projects do not harm listed species. A 2008 Interior Department executive order under the Bush administration, known as the Bernhardt Opinion, states that greenhouse gas emissions should not be taken into account because science is incapable of distinguishing between the impact of specific sources and that of global emissions.
A new study, published August 31, 2023 in the journal Science, claims that scientists are for the first time able to directly quantify the impact of anthropogenic greenhouse gas emissions from specific sources on the survival of polar bear cubs. It is now possible to calculate the direct link between a certain amount of greenhouse gas emissions, and the number of ice-free days in areas populated by bears, which in turn affects the percentage of bears reaching adulthood. With this degree of precision, the authors of this study hope to be able to remedy what is seen as a flaw in American law.
Polar bears, found in 19 subpopulations across the Arctic, rely on sea ice to hunt seals. As the ice melts, they end up on land or have to swim farther and farther to find ice. This impairs their ability to find food and results in long periods of fasting that deplete their fat stores.
Human-caused global warming means there are fewer sea ice days for polar bears to build up these reserves and fasting periods are becoming longer. Scientists estimate that most polar bears could disappear by the end of this century if nothing is done to slow global warming.
A major study published in 2020 was the first to calculate the link between observed changes in sea ice due to climate change and the number of polar bears.
Based on this work, the authors of the new study established the relationship between greenhouse gas emissions, the number of days of fasting, as well as the survival rate of the cubs. They did this calculation for 15 of the 19 polar bear subpopulations, between 1979 and 2020, and they were able to draw many conclusions. For example, the world currently emits 50 billion tons of CO2 or equivalent gases into the atmosphere annually, which, according to the study, reduces the survival rate of cubs in the polar bear population by 3% per year in the Beaufort Sea. In healthy populations, the survival rate of cubs during their first years of life is approximately 65%.
The study also provides American authorities with the tools to be able to quantify the impact of new fossil fuel projects, such as new power plants, on polar bears. It establishes “an indisputable quantitative link between greenhouse gas emissions, the decline of sea ice, the duration of fasting and the demographics of polar bears”. The technique could be applied to many other species, such as sea turtles or coral reefs.
Source: Yahoo News.

Ours polaire dans la région de Churchill au Canada (Photo: C. Grandpey)

Nouvelles du Kilauea (Hawaii) // News of Kilauea (Hawaii)

L’éruption du Kilauea qui a débuté le 10 septembre 2023 se poursuit avec des coulées de lave sur le plancher du cratère de l’Halema’uma’u où on peut observer de petites fontaines peuvent. Leur hauteur a diminué mais elles atteignent toujours entre 10 à 15 mètres de hauteur. L’éruption se limite au cratère et aucune activité particulièree n’a été notée le long de la zone de rift est ou de la zone de rift sud-ouest du Kīlauea.
L’activité peut être observée en direct en cliquant sur ce lien :

https://youtu.be/tBh-ZhIB1Nk.

Le HVO a abaissé le niveau d’alerte du Kīlauea de Warning (Danger) à Watch (Vigilance) car l’activité éruptive et fissurale s s’est stabilisée,
Source : HVO.

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The eruption of Kilauea that began on September 10th, 2023 continues with lava effusing within Halema‘uma‘u crater where small fountains can be observed. Their heights have decreased but are still about 10-15 meters high. The eruption is confined to the crater and no unusual activity has been noted along Kīlauea’s East Rift Zone or Southwest Rift Zone.

The activity can be observed live at :

https://youtu.be/tBh-ZhIB1Nk.

HVO has lowered Kīlauea’s volcano alert level from WARNING to WATCH because the eruption and fissure activity have stabilized,

Source : HVO.

L’inclinométrie sur les volcans // Inclinometry on volcanoes

Le dernier Volcano Watch de l’Observatoire des Volcans Hawaiiens (HVO) est dédiée à la mesure des déformations et en particulier de l’inclinaison du sol – tilt en anglais – sur les volcans, avec le Kilauea comme référence.
La mesure des déformations subies par un volcan sous la pression du magma est un paramètre essentiel en matière de surveillance volcanique. Les instruments à la disposition du HVO incluent un certain nombre de méthodes satellitaires récentes, mais un instrument revêt une importance depuis très longtemps : l’inclinomètre, aussi appelé tiltmètre.
L’inclinaison du sol sur un volcan constitue la première donnée géodésique utilisée par le HVO et continue d’être très importante à la fois pour la surveillance et la recherche fondamentale sur le comportement des volcans.

 

Images de déformation de la zone sommitale du Kilauea (Source : HVO)

Ce n’est qu’au début du 20ème siècle que les scientifiques ont commencé à se rendre compte que les éruptions volcaniques s’accompagnaient de changements topographiques.
En 1917, le Dr Thomas Jaggar a commencé à étudier les variations d’inclinaison des volcans hawaiiens. Dans un premier temps, il a observé les déviations des sismomètres Omori et Bosch-Omori du HVO. Plus tard, il a construit des « clinoscopes » spécialement conçus pour les volcans hawaiiens. Ces instruments donnaient une idée approximative de l’inclinaison sur une période d’une journée à une semaine.
Dans les années 1950, un scientifique du HVO a conçu un inclinomètre plus performant utilisant de l’eau. Cet appareil fournissait une mesure précise de l’inclinaison quotidienne ou même horaire. Les « inclinomètres à tube d’eau » ont permis aux scientifiques du HVO de suivre les mouvements du sommet du Kilauea au cours de plusieurs éruptions. Ils ont pu ainsi obtenir une mesure en continu de l’inflation et de la déflation du sol.
L’inclinomètre à tube d’eau se compose de trois « pots » d’eau reliés par des tubes de telle sorte que l’eau puisse circuler librement entre eux. Un pot est placé au centre et les deux autres sont placés à l’est et au nord du pot central. L’eau dans les tubes cherche toujours à être de niveau, mais lorsque le sol s’incline et déplace les pots vers le haut ou vers le bas, on a l’impression que le niveau d’eau descend ou monte. En lisant la profondeur de l’eau dans chaque pot, on peut déterminer l’inclinaison du sol depuis la dernière mesure.
Les données fournies par les inclinomètres à tube d’eau étaient particulièrement précieuses car elles pouvaient être récupérées régulièrement et constituer une série chronologique continue. Ce type de mesures en continu facilite l’analyse de l’activité volcanique, ce qui ne serait pas possibles si les données n’étaient collectées que lors des éruptions. En particulier, les inclinomètres à tube d’eau ont montré des cycles d’inflation rapide entre les éruptions, puis une déflation soudaine lorsque les éruptions vidaient les chambres magmatiques.

Tiltmètre à tube d’eau (Crédit photo : HVO)

Au début des années 1970, des inclinomètres électroniques ont commencé à être installés sur le Kilauea. Ces instruments sont insérés dans des forages d’environ 5 mètres de profondeur, afin d’être à l’abri des intempéries, et ils peuvent fournir des mesures d’inclinaison précises, jusqu’à une fraction de microradian chaque minute.

Après la fin de l’éruption du Pu’uO’o en 2018, la nature de l’inclinaison du sommet du Kilauea a encore changé. Les inclinomètres électroniques ont commencé à enregistrer une forte tendance inflationniste, pas très différente des niveaux observés par les inclinomètres à tube d’eau dans les années 1950-1970. Des éruptions majeures, semblables à celles du Kilauea Iki ou du Mauna Ulu – qui ont entraîné d’importantes déflations au sommet – ne se sont pas produites récemment, mais la similitude des mesures actuelles avec celles des années 1950 et 1970 montre que le comportement du Kilauea aujourd’hui n’est pas très différent de celui d’avant l’éruption de 2018.
Cela signifie que les données collectées et les enseignements tirés du système d’alimentation du Kilauea sont toujours valables aujourd’hui. Les scientifiques peuvent toujours s’appuyer sur le comportement passé du Kilauea pour faire des prévisions sur le comportement futur de ce volcan, et émettre de nouvelles hypothèses sur ce qui a pu se produire dans le passé.
Par exemple, en examinant les données du passé, les scientifiques ont conclu que la situation actuelle au sud de la caldeira du Kilauea est probablement due à l’accumulation de magma dans un réservoir de la caldeira sud en 2015 et 2021.
Le dernier Volcano Watch ne s’y attarde pas, mais aujourd’hui l’interférométrie radar satellitaire (InSAR) fournit une image instantanée de la déformation d’un volcan depuis l’air et l’espace.. L’InSAR utilise des images radar du sol fournies par des avions ou des satellites pour établir des cartes de déformation du sol.
Source : USGS/HVO.

 

Image InSAR du Kilauea en mars 2011 (Source : HVO)

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The latest Volcano Watch by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) is dedicated to the measurement of tilt on volcanoes, especialli Kilauea.

Measuring how a volcano deforms in response to moving magma is an essential parameters of volcano monitoring. The Observatory’s instrumentation includes a number of newer, satellite-based methods but another important instrument has been around a lot longer: the tiltmeter.

Tilt data was the first geodetic data collected by HVO and continues to be very important both for monitoring and basic research in volcano behaviour.

In the early 20th century, scientists were only beginning to recognize that volcanic eruptions were accompanied by topographic changes.

In 1917, Dr. Thomas Jaggar began tracking tilt changes at Hawaiian volcanoes. At first, he looked at the deflections of the HVO’s Omori and Bosch-Omori seismometers. Later, he constructed specially designed “clinoscopes.” These provided a rough idea of the amount of tilt over the span of a day to a week.

In the 1950s, an HVO scientist designed an improved tiltmeter using water. This apparatus provided a precise tilt measurement to track daily or even hourly tilt. The “water tube tiltmeters” allowed HVO scientists to track the movement of Kilauea’s summit through several eruptions, providing a continuous record of inflation and deflation.

The water tube tiltmeter consists of three “pots” of water connected by tubes such that the water can freely flow between them. One pot is placed in the center, and the other two are placed east and north of the center pot. The water in the tubes will always seek to be level, but when the ground tilts and moves the pots up or down, it will look like the water level is moving down or up. By reading the depth of the water in each pot, one can work out how much the ground has tilted since the last reading.

Water tube tilt data was especially valuable because it could be collected regularly to form a continuous time series. This kind of continuous record facilitates discoveries that wouldn’t be possible if data was only collected during eruptions. In particular, the water tube tiltmeters showed cycles of steep inflationary tilt between eruptions and then sudden deflation as eruptions drained magma chambers.

In the early 1970s, electronic tiltmeters began to be installed around Kilauea. These instruments are installed in boreholes about 5 meters) deep, so that they might be protected from the weather, and can provide tilt measurements down to a fraction of a microradian every minute.

After the end of the Pu’uO’o eruption in 2018, the character of tilt at Kilauea’s summit changed again. Electronic tiltmeters began to record steep inflationary tilt, not too different from the rates observed by the water tube tiltmeter in the 1950s–1970s. Major eruptions, similar to Kilauea Iki or Mauna Ulu – which resulted in large summit deflations – have not occurred recently, but the similarity of the current records to those from the 1950s-1970s is another sign that Kilauea is not too different now from how it was before the 2018 eruption.

This means that the data collected, and the lessons learned about Kilauea’s plumbing system, are still applicable today. Scientists can still use Kilauea’s past behaviour to make forecasts about future behaviour and test out new ideas for what may have happened in the past.

For example, by looking back at past records, scientists have concluded that the current situation south of Kilauea’s caldera is likely due to magma accumulation in a South Caldera reservoir, which occurred in 2015 and 2021.

The latest Volcano Watch does not mention it, but today Interferometric Aperture Radar (InSAR) provides a snapshot of volcano deformation from air and space. InSAR uses radar images of the ground that are collected by airplanes or orbiting satellites to make maps of ground deformation.

Source : USGS / HVO.