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Aérosols et réchauffement de l’Europe // Aerosols and global warming in Europe

Le réchauffement pendant les mois d’été en Europe est beaucoup plus rapide que la moyenne mondiale. Une étude menée par des chercheurs de l’Université de Stockholm suggère qu’en plus des émissions de gaz à effet de serre, une part substantielle de la hausse des températures est liée à la diminution des aérosols en Europe centrale et orientale.

La température moyenne à la surface du globe sur la période 2011-2020 est supérieure de 1,1 °C environ par rapport à 1850-1900, avec des augmentations plus importantes à la surface des terres (1,59 °C) que des océans (0,88 °C). Cette augmentation est principalement due aux gaz à effet de serre. Une partie du réchauffement a cependant été masquée par les aérosols. Les particules d’aérosols affectent le rayonnement solaire entrant, c’est-à-dire qu’elles dispersent une partie de la lumière du soleil vers l’espace, provoquant un effet de refroidissement. Lors des éruptions volcaniques majeures, on a observé que les aérosols contenus dans les gaz émis par un volcan pouvaient faire s’abaisser de quelques dixièmes de degré, voire quelques degrés, la température de la partie du globe concernée. Les particules d’aérosols ont en moyenne une durée de vie d’environ une semaine, ce qui signifie qu’elles refroidissent principalement le climat localement ou régionalement et à court terme.

Les gaz à effet de serre ont une longue durée de vie dans l’atmosphère. Le cumul des émissions anthropiques de dioxyde de carbone peut affecter le climat pendant des centaines d’années. Les gaz à effet de serre se propagent uniformément sur toute la planète.

Les aérosols anthropiques sur de grandes parties de l’Europe ont temporairement masqué, jusque vers 1980, une partie du réchauffement dû à l’augmentation des gaz à effet de serre. Un renversement de tendance, avec diminution des aérosols au cours de la période 1979-2020, a entraîné une augmentation du rayonnement solaire atteignant la surface du continent européen.

Parallèlement à la diminution des aérosols, la température en Europe s’est élevée considérablement au cours de la période 1991-2021, à raison d’environ +0,5 °C par décennie. Cela représente deux fois la moyenne mondiale et il s’agit du réchauffement le plus rapide de toutes les régions de l’OMM. Seules certaines régions polaires connaissent un réchauffement plus rapide.

Le réchauffement rapide en Europe centrale et orientale est d’abord et avant tout une conséquence des émissions humaines de gaz à effet de serre. Mais comme les émissions de particules d’aérosol, notamment celles des centrales au charbon, ont considérablement diminué au cours des quatre dernières décennies, l’effet combiné a conduit à une augmentation extrême de la température de plus de 2°C au lieu d’environ 1,1°C pour la moyenne mondiale.

La diminution des aérosols a moins joué en revanche dans le sud de l’Europe et notamment la péninsule ibérique où le réchauffement est amplifié en raison d’un sol plus sec et d’une diminution de l’évaporation. La couverture nuageuse a été réduite sur de grandes parties de l’Europe, probablement en raison de la moindre vapeur d’eau dans l’air.

Si les concentrations d’aérosols diminuent à l’avenir, d’autres régions de la Terre où la charge d’aérosols anthropiques est actuellement élevée connaîtront probablement un réchauffement accéléré quand le forçage des aérosols diminuera. La situation en Europe pourrait être un signe avant-coureur du réchauffement attendu dans les zones où les émissions d’aérosols sont aujourd’hui élevées. L’Inde était en 2019 le premier émetteur de SO2 anthropique de la planète avec 15% du total.

Source: global-climat.

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Warming during the summer months in Europe is much faster than the global average. A study by researchers at Stockholm University suggests that in addition to greenhouse gas emissions, a substantial part of the rise in temperatures is linked to the decrease in aerosols in central and eastern Europe.
The average temperature on the surface of the globe over the period 2011-2020 was approximately 1.1°C higher than in 1850-1900, with greater increases on the surface of the land (1.59°C) than in the oceans (0.88°C). This increase is mainly due to greenhouse gases. Some of the warming, however, was masked by aerosols. Aerosol particles affect incoming solar radiation, i.e. they scatter some of the sunlight out to space, causing a cooling effect. During major volcanic eruptions, it has been observed that the aerosols contained in the gases emitted by a volcano could lower the temperature by a few tenths of a degree, or even a few degrees. Aerosol particles have an average lifespan of a bout a week, which means that they mainly cool the climate locally or regionally and in the short term.
Greenhouse gases have a long lifetime in the atmosphere. The cumulative anthropogenic emissions of carbon dioxide can affect the climate for hundreds of years. Greenhouse gases spread evenly across the planet.
Anthropogenic aerosols over large parts of Europe temporarily masked, until around 1980, part of the warming due to the increase in greenhouse gases. A reversal of the trend, with a decrease in aerosols during the period 1979-2020, led to an increase in solar radiation reaching the surface of the European continent.
In parallel with the decrease in aerosols, the temperature in Europe has risen considerably over the period 1991-2021, at an average rate of about +0.5°C per decade. This is twice the global average and is the fastest warming of any WMO region. Only some polar regions are experiencing faster warming.
Rapid warming in Central and Eastern Europe is first and foremost a consequence of human greenhouse gas emissions. But as aerosol particulate emissions, especially from coal-fired power plants, have declined dramatically over the past four decades, the combined effect has led to an extreme temperature increase of more than 2°C instead of about 1.1°C for the world average.
The decrease in aerosols, on the other hand, played less of a role in southern Europe and in particular the Iberian Peninsula, where the warming is amplified due to drier soil and a decrease in evaporation. Cloud cover has been reduced over large parts of Europe, likely due to less water vapour in the air.
If aerosol concentrations decline in the future, other regions of the Earth where anthropogenic aerosol loading is currently high will likely experience accelerated warming as aerosol forcing declines. The situation in Europe could be a harbinger of expected warming in areas where aerosol emissions are now high. India was in 2019 the first anthropogenic SO2 emitter on the planet with 15% of the total.
Source: global-climat.

 

Graphique montrant l’évolution des émissions de SO2 anthropiques par région. (Source : Smith et Al. (2011)

Le Raikoke (Russie) provoque de beaux levers de soleil dans le Colorado // Raikoke Volcano (Russia) causes nice sunrises in Colorado

Au cours des dernières semaines, les habitants du Colorado ont pu observer de beaux levers de soleil pourprés tout à fait inhabituels. Leur cause se trouve à plusieurs milliers de kilomètres de cet Etat. Des chercheurs de l’Université de Boulder ont recueilli des preuves indiquant que le volcan Raikoke, qui est entré en éruption dans les îles Kouriles en juin dernier, a envoyé dans l’atmosphère un épais panache de cendres et de gaz volcaniques. Les satellites de la NASA ont observé l’éruption et envoyé des images impressionnantes du panache éruptif (voir ci-dessous). Grâce à un ballon à haute altitude, les chercheurs de Boulder ont pu détecter des aérosols – principalement du SO2, selon la NASA – qui ont diffusé la lumière du soleil. Combinés à la couche d’ozone qui absorbe la lumière, les aérosols peuvent apporter une belle nuance de violet aux couchers et aux levers de soleil.
L’éruption du Raikoke a été relativement modeste (voir mes notes des 22 et 26 juin 2019), mais suffisante pour affecter la majeure partie de l’hémisphère nord. Selon les chercheurs de l’Université de Boulder, le dernier phénomène similaire observé dans le Colorado s’est produit en 1991, lors de l’éruption du Pinatubo aux Philippines.
Source: The Denver Channel.

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Over the past few weeks, people in Colorado could notice unusually purple sunrises. The cause might be a few thousand miles away.Researchers at Boulder University have collected evidence that points to Raikoke, a volcano located on the Kuril Islands that erupted in June, sending a thick plume of ash and volcanic gases into the atmosphere. NASA satellites observed the eruption, capturing impressive images of the smoke plume (see below). Thanks to a high-altitude balloon, Boulder researchers could detect aerosols – mostly SO2, according to NASA – which scatter sunlight as they pass through the air.Combined with the ozone layer absorbing light, the aerosols can produce a shade of purple in sunrises and sunsets.
The eruption of Raikoke was relatively small (see my posts of 22 and 26 June 2019), but it was enough to impact most of the northern hemisphere. According to Boulder University researchers, the last similar phenomenon observed in Colorado happened in 1991, when Mount Pinatubo erupted in the Philippines.
Source: The Denver Channel.

L’éruption du Raikoke vue depuis l’espace (Source: NASA)

Volcans extratropicaux et refroidissement de l’atmosphère:// Extratropical volcanoes and atmospheric cooling

Selon une étude effectuée par des chercheurs de plusieurs pays et publiée dans la revue Nature Geoscience, les éruptions volcaniques extratropicales qui se produisent dans les moyennes et les hautes latitudes ont une influence beaucoup plus forte sur le climat qu’on ne le pensait auparavant. [NDLR : A noter que les chercheurs appliquent à la volcanologie l’adjectif « extratropical » qui est davantage utilisé à propos des cyclones].
Au cours des dernières décennies, des éruptions extratropicales telles que celles du Kasatochi (Alaska, 2008) et du Sarychev (Russie, 2009) ont injecté du soufre dans les basses couches de la stratosphère. L’influence climatique de ces éruptions a toutefois été faible et de courte durée.

Jusqu’à présent, la plupart des scientifiques pensaient que les éruptions extratropicales avaient des effets plus faibles que les événements tropicaux. Cependant, des chercheurs appartenant à plusieurs institutions allemande, norvégienne, britannique, suisse et américaine ne sont pas d’accord avec cette hypothèse. Ils expliquent que de nombreuses éruptions volcaniques extratropicales observées au cours des 1 250 dernières années ont provoqué un refroidissement de surface prononcé dans l’hémisphère Nord. En fait, les éruptions extratropicales ont un impact plus prononcé que les éruptions tropicales en ce qui concerne le refroidissement de l’hémisphère par rapport aux quantités de soufre émises.
Un refroidissement à grande échelle se produit lorsque les volcans injectent de grandes quantités de gaz soufrés dans la stratosphère, la couche de l’atmosphère qui commence à environ 10 à 15 km d’altitude. Une fois dans la stratosphère, les gaz soufrés génèrent des aérosols sulfuriques qui persistent pendant des mois ou des années. Ces aérosols renvoient une partie du rayonnement solaire qui ne peut plus atteindre les couches inférieures de l’atmosphère, ni la surface de la Terre.
Jusqu’à présent, on supposait que les aérosols provenant d’éruptions volcaniques sous les tropiques avaient une durée de vie stratosphérique plus longue, car ils devaient migrer vers des latitudes moyennes ou des hautes latitudes avant de pouvoir être éliminés. En conséquence, on pensait qu’ils auraient un impact plus important sur le climat. Au contraire, les aérosols provenant d’éruptions à des latitudes plus élevées étaient censés disparaître de l’atmosphère plus rapidement. Les récentes éruptions extratropicales, avec des effets minimes mais mesurables sur le climat, correspondent à cette image. Cependant, ces éruptions étaient beaucoup plus faibles que celle du Pinatubo, par exemple.
Pour quantifier l’impact sur le climat des éruptions extratropicales par rapport aux éruptions tropicales, les chercheurs ont comparé des reconstitutions avec injection de soufre stratosphérique volcanique à partir de carottes de glace, avec trois reconstitutions avec une température estivale dans l’hémisphère Nord à partir de cernes d’arbres remontant à 750 après J.C. A leur surprise, les chercheurs ont constaté que les éruptions extratropicales produisaient un refroidissement de l’hémisphère beaucoup plus important que les éruptions tropicales proportionnellement à la quantité de soufre rejeté.
Pour mieux apprécier ces résultats, les chercheurs ont simulé des éruptions volcaniques à des latitudes moyennes à élevées avec des quantités de soufre et des niveaux d’injection correspondant à l’éruption du Pinatubo. Ils ont constaté que la durée de vie des aérosols résultant de ces éruptions extratropicales n’était que légèrement inférieure à celle des éruptions tropicales. En outre, les aérosols se concentraient essentiellement dans l’hémisphère de l’éruption plutôt que sur l’ensemble du globe, ce qui renforçait l’impact climatique dans l’hémisphère où avait eu lieu l’éruption.
L’étude montre aussi l’importance de la hauteur d’injection du soufre dans la stratosphère sur l’impact des éruptions extratropicales sur le climat. Les injections dans la stratosphère extratropicale la plus basse font naître des aérosols de courte durée, tandis que les injections dont la hauteur stratosphérique est semblable à celle du Pinatubo et des autres grandes éruptions tropicales peuvent entraîner une durée de vie des aérosols plus ou moins semblable à celle des éruptions tropicales.
Les résultats de cette étude permettront aux chercheurs de mieux quantifier l’impact des éruptions volcaniques sur la variabilité climatique du passé. Cela montre également que le climat des prochaines années sera affecté par des éruptions extratropicales.
Source: The Watchers.
Référence: « Disproportionately strong climate forcing from extratropical explosive volcanic eruptions »  – Toohey, M., K. Kruger, H. Schmidt, C. Timmreck, M. Sigl, M. Stoffel, R. Wilson (2019).

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According to an international study published in Nature Geoscience, explosive extratropical volcanic eruptions taking place in mid and high latitudes, have a much stronger influence on climate than was previously thought.

In recent decades, extratropical eruptions like those of Kasatochi (Alaska, 2008) and Sarychev Peak (Russia, 2009) have injected sulphur into the lower stratosphere. The climatic influence of these eruptions has however been weak and short-lived. So far, scientists have largely assumed that extratropical eruptions lead to weaker effects than their tropical counterparts.

However, researchers from several German, Norwegian, British, Ewiss and U.S institutions now contradict this assumption. They affirm that many extratropical volcanic eruptions in the past 1,250 years have caused pronounced surface cooling over the Northern Hemisphere, and in fact, extratropical eruptions are actually more efficient than tropical eruptions in terms of the amount of hemispheric cooling in relation to the amount of emitted sulphur.

Large-scale cooling after volcanic eruptions occurs when volcanoes inject large quantities of sulphur gases into the stratosphere, the layer of the atmosphere which starts at about 10 – 15 km high. Once in the stratosphere, the sulphur gases produce a sulphuric aerosol haze that persists for months or years. The aerosols reflect a portion of incoming solar radiation, which can no longer reach the lower layers of the atmosphere and the Earth’s surface.

Until now, the assumption was that aerosols from volcanic eruptions in the tropics have a longer stratospheric lifetime because they have to migrate to mid or high latitudes before they can be removed. As a result, they would have a greater effect on the climate. On the contrary, aerosols from eruptions at higher latitudes would be removed from the atmosphere more quickly. The recent extratropical eruptions, which had minimal but measurable effects on the climate, fit this picture. However, these eruptions were much weaker than that of Pinatubo, for instance.

To quantify the climate impact of extratropical vs. tropical eruptions, the researchers compared new long-term reconstructions of volcanic stratospheric sulphur injection from ice cores with three reconstructions of Northern Hemisphere summer temperature from tree rings extending back to 750 CE. Surprisingly, the authors found that extratropical explosive eruptions produced much stronger hemispheric cooling in proportion to their estimated sulphur release than tropical eruptions.

To help understand these results, the researchers performed simulations of volcanic eruptions in the mid to high latitudes with sulphur amounts and injection heights equal to that of Pinatubo. They found that the lifetime of the aerosol from these extratropical explosive eruptions was only marginally smaller than for tropical eruptions. Furthermore, the aerosol was mostly contained within the hemisphere of eruption rather than globally, which enhanced the climate impact within the hemisphere of eruption.

The study goes on to show the importance of injection height within the stratosphere on the climate impact of extratropical eruptions. Injections into the lowermost extratropical stratosphere lead to short-lived aerosol, while those with stratospheric heights similar to Pinatubo and the other large tropical eruptions can lead to aerosol lifetimes roughly similar to the tropical eruptions.

The results of this study will help researchers better quantify the degree to which volcanic eruptions have impacted past climate variability. It also suggests that future climate will be affected by explosive extratropical eruptions.

Source : The Watchers.

Reference: « Disproportionately strong climate forcing from extratropical explosive volcanic eruptions » – Toohey, M., K. Kruger, H. Schmidt, C. Timmreck, M. Sigl, M. Stoffel, R. Wilson (2019).

L’éruption du Pinatubo en 1991 et les aérosols qu’elle a générés servent de référence sur l’impact des éruptions volcaniques sur le climat (Crédit photo: Wikipedia)

Les aérosols atmosphériques vus par la NASA // Atmospheric aerosols seen by NASA

Les vagues de chaleur, les ouragans et autres phénomènes météorologiques extrêmes sont la face visible du changement climatique, mais ils n’en sont pas les seuls signes. Une nouvelle image virtuelle diffusée par la NASA montre un autre problème causé indirectement par le réchauffement climatique: les particules et gouttelettes en suspension dans l’air. Sur l’image qui montre la situation le 23 août 2018, ces «aérosols» proviennent de la poussière, des cendres volcaniques et d’autres sources. Ils sont particulièrement denses cette année en raison des incendies en Californie, en Colombie-Britannique et dans le sud de l’Afrique.
La NASA indique que les aérosols présentés sur l’image ne sont « pas une représentation directe des données satellitaires ». Pour créer la carte, les scientifiques ont réuni les données du modèle GEOS FP [Goddard Earth Observing System Forward Processing] avec d’autres données et images satellitaires. Les particules de carbone noir sont indiquées en rouge, les aérosols de sel de mer soulevés par les tempêtes sont en bleu, tandis que la poussière est représentée en violet.
Les chercheurs ont également superposé les données de lumière nocturne fournies par le Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), radiomètre à imagerie infrarouge visible installé sur le satellite Suomi NPP, ce qui permet de voir les villes et les villages. Les couleurs et les lumières se mélangent pour former une image en forme de tourbillon à la fois fascinante et inquiétante.
La NASA remarque que « certains événements qui apparaissent que l’image virtuelle posaient de sérieux problèmes au sol ». En effet, les cyclones tropicaux Soulik et Cimaron étaient sur le point de frapper la Corée du Sud et le Japon, tandis que Hawaii se préparait à affronter les pluies diluviennes et les inondations provoquées par l’ouragan Lane. La fumée provenait en grande partie de la Californie et de la Colombie-Britannique. Au plus fort des incendies en Colombie-Britannique, l’indice de la qualité de l’air à Prince George dépassait tous les niveaux et il faisait nuit noire alors que l’on était le matin.
Les scientifiques expliquent que les ouragans, les cyclones, les vagues de chaleur extrême et les incendies de forêt sont tous exacerbés par le réchauffement climatique. Jusqu’à présent en 2018, 118 records de chaleur ont été enregistrés à travers le monde. Les incendies de forêt ont dévasté l’Amérique du Nord, mais aussi la Grèce et d’autres régions. Tout cela crée un cycle permanent qui s’auto-entretient. Les températures plus élevées de l’Arctique libèrent le CO2 du pergélisol, des glaciers et des lacs, tandis que les aérosols provenant des feux de forêt renforcent l’effet de serre et font monter les températures.
Source: NASA.

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Heatwaves, hurricanes and other extreme weather are the visible face of climate change, but they are not the only signs. A grim new visualization from NASA shows another problem caused indirectly by global warming: airborne particles and droplets. These « aerosols, » shown on a single day on August 23rd, 2018, come from dust, volcanic ash and other sources. They are particularly brutal this year because of fires in California, British Columbia and the southern part of Africa.

NASA notes that the aerosols shown are « not a direct representation of satellite data. » To create the map, scientists married data from the Goddard Earth Observing System Forward Processing (GEOS FP) model with other satellite data and images. Black carbon particles are shown in red, sea spray salt aerosol lofted by storms are blue, while dust is shown in purple.

Researchers also superimposed night light data from the Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) on the Suomi NPP satellite showing towns and cities. The colours and lights mix to form a swirl-like image that is at once dazzling and alarming.

NASA notes that « some of the events that appear in the visualization were causing pretty serious problems on the ground. » Namely, tropical cyclones Soulik and Cimaron were about to hit South Korea and Japan, while Hawaii braced for floods and rains caused by Hurricane Lane taht eventually became a tropical storm. The smoke came largely from California and Canada’s British Columbia. At the peak of the BC fires, the air quality index in Prince George was literally off the charts, and it looked like nighttime when it was actually morning.

Scientists say that hurricanes, cyclones, extreme heat and wildfires are all exacerbated by global warming. So far this year, 118 all-time heat records have fallen across the globe, and forest fires have devastated not just North America but Greece and other regions. All of that creates a self-perpetuating cycle, as warmer Arctic temperatures release CO2 from permafrost, glaciers and lakes, while aerosols from forest fires enhance the greenhouse effect, boosting temperatures.

Source: NASA.

Source: NASA