Réchauffement climatique : Affaissement des sols par surexploitation de la nappe phréatique // Global warming : Land subsidence by aquifer over-exploitation

Ce qui se passe dans certaines parties de l’Iran en ce moment affectera probablement d’autres pays dans le monde, car le réchauffement climatique provoque des températures de plus en plus élevées et une demande en eau de plus en plus importante.
Une partie de la population iranienne est victime de l’affaissement soudain du sol, généralement dû à l’épuisement de l’eau. Le phénomène menace plus particulièrement les 13 millions d’habitants de Téhéran et est en passe de devenir un problème dans tout le pays.
Les autorités ont longtemps lié l’affaissement du sol à Téhéran à une surexploitation des eaux souterraines. 4 milliards de mètres cubes d’eau sont extraits chaque année de 50 000 puits, dont un tiers sont illégaux. On observe un affaissement du sol dans 30 des 31 provinces iraniennes. La plupart des grandes plaines sont dans un état critique. Le problème est particulièrement aigu dans la capitale et ses environs.
Dans certains pays, 2 centimètres d’affaissement du sol sont considérés comme une catastrophe; en Iran, 30 centimètres ont été enregistrés dans la région du Grand Téhéran. À titre de comparaison, lorsqu’un immeuble d’appartements s’est effondré en Floride il y a quelques semaines, l’affaissement du sol a été estimé à seulement 0,2 centimètre, mais ce n’était probablement pas la seule cause de la catastrophe.
Le pic d’affaissement du sol en Iran correspond à une forte augmentation de la pénurie d’eau, elle-même due au changement climatique ainsi qu’à une mauvaise gestion du système d’alimentation en eau. En juin 2021, quelque 210 villes étaient en « stress hydrique ».
Depuis des mois maintenant, de plus en plus de manifestations contre les pénuries d’eau et d’électricité éclatent au Khuzestan, la province pétrolière du sud-ouest du pays, où les températures dépassent régulièrement les 50 degrés Celsius. Le Khuzestan est connu pour ses rivières, mais beaucoup s’assèchent maintenant en raison du réchauffement climatique et de leur surexploitation.
Avec des conditions de plus en plus intenables, ceux qui peuvent se le permettre fuient les provinces les plus chaudes de l’Iran et vont vivre dans des zones plus tempérées près de la mer Caspienne au nord. D’autres Iraniens ont émigré en Turquie, ce qui a multiplié par huit le nombre de ceux qui y ont acheté une propriété au cours des deux dernières années.
La crise a pour toile de fond 40 ans d’hostilité avec les États-Unis et l’effet dévastateur des sanctions économiques sur le pays. Dans la crainte d’une guerre, les autorités gouvernementales ont misé sur l’autosuffisance, avec un programme de sécurité alimentaire à grande échelle qui a épuisé les ressources en eau souterraines dans ce pays aride.
L’expansion de l’agriculture a entraîné l’utilisation d’environ 90 % de la consommation totale d’eau de l’Iran. Environ 80% de cette eau provient des nappes phréatiques, ce qui les a épuisées à un rythme plusieurs fois supérieur à la moyenne mondiale. Beaucoup d’habitants ont eu recours à des puits illégaux, dont quelque 30 000 rien que dans la capitale. Le gouvernement a longtemps ignoré le fait que le climat aride de l’Iran n’était pas en mesure d’accueillir 5 ou 6 millions d’agriculteurs.
Les autorités ont été accusées de ne pas avoir investi dans des usines de dessalement, dans un programme d’ensemencement des nuages ​​ou dans des vannes intelligentes capables de mesurer la consommation d’eau trop importante ou illégale. Au lieu de cela, au cours des 40 dernières années, le gouvernement a construit des dizaines de barrages pour essayer de résoudre les pénuries d’eau, mais dans le climat désertique, une grande partie de cette eau s’évapore.
Le problème est susceptible de s’aggraver car les climatologues prévoient que les températures augmenteront de plus de 4 degrés Celsius au cours des 40 prochaines années, avec des précipitations qui chuteront d’environ 35%. Pour les personnes victimes de l’affaissement du sol, il n’y aura pas d’autre choix que de déménager.
Source : Los Angeles Times.

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What is happening in some parts of Iran these days is likely to affect other countries in the world as global warming triggers higher and higher temperatures and a greater and greater demand of water.

Many people in Iran are victims of land subsidence, the sudden sinking of the ground, usually due to water depletion. The phenomenon is more particularly threatening Tehran’s 13 million residents and is increasingly becoming a problem across whole Iran.

Officials have long linked subsidence in Tehran to over-extraction of groundwater. 4 billion cubic meters of water are annually extracted from 50,000 wells, a third of which are illegal. The land subsidence is observed in 30 out of Iran’s 31 provinces. Most major plains are in critical condition. The problem is particularly acute in the capital and its environs.

In some countries, 2 centimters of subsidence is considered a catastrophe ; in Iran, 30 centimeters have been recorded in the Greater Tehran region. By comparison, when a condo collapsed in Florida a few weeks ago, the subsidence rate was only 0.2 centimeters, but it was probably not the only cause of the collapse.

The spike in subsidence in Iran has accompanied a sharp increase in water scarcity, itself a result of climate change as well as a poorly maintained water management system. In June 2021, some 210 cities were classified as “water stressed.”

For months now, protests over escalating water and power shortages have erupted in Khuzestan, the oil-rich province in the country’s southwest where temperatures regularly top 50 degrees Celsius. Khuzestan is known for its rivers, but many are now drying out due to climate change and overuse.

With conditions increasingly untenable, those who can afford it are escaping Iran’s hotter provinces to more temperate areas by the Caspian Sea in the north; others have emigrated to Turkey, adding to the eight-fold increase in the last two years of Iranians purchasing property there.

The backdrop to the crisis is 40 years of hostility with the U.S., and the devastating effect of sanctions on the country’s economy. With fears of all-out war on their mind, senior officials at the highest levels of government aimed for self-sufficiency, driving a massive food security program that has exhausted underground water resources in this arid country.

The massive agricultural expansion has resulted in roughly 90% of Iran’s total water consumption being used for agricultural purposes. Around 80% of that is drawn from underground aquifers, depleting them at a rate many times over the world average. Many have turned to illegal wells, with some 30,000 in the capital alone. The government has long ignored the fact that Iran’s arid climate and poorly efficient farming sector cannot fit in 5 or 6 million farmers.

Authoritieseso blamed for failing to invest in desalination plants, an integrated cloud-seeding program or smart valves that can measure excessive or illegal water consumption. Instead, the government, over the last 40 years, authorities has built dozens of dams to mitigate water shortages. But in the desert climate, a lot of that water evaporates.

The problem is likely to get worse, with projections that temperatures will rise by more than 4 degrees over the next 40 years while precipitation falls by around 35%. For people whose property is damaged by subsidence, there is little option but to move.

Source : Los Angeles Times.

 

Affaissement du sol par surexploitation de la nappe phréatique (Source : Science Direct)

Les Alpes fondent et les stations de ski sont inquiètes // The Alps are melting and ski resorts are worried

Les médias français en parlent peu pour ne pas effrayer les touristes, mais le changement climatique affecte profondément les stations de ski des Alpes. Un article publié dans le quotidien britannique The Telegraph nous explique que ces stations doivent dépenser des millions d’euros pour renforcer les supports de téléphériques et remontées mécaniques, ainsi que d’autres structures qui ont tendance à s’affaisser du fait du changement climatique qui entraîne la fonte du permafrost.
Par exemple, la ville de Chamonix a dépensé cette année1,6 million d’euros pour renforcer des supports de téléphériques. Les Deux Alpes et Val-Thorens ont également dû renforcer des structures menacées d’effondrement car elles sont construites sur du permafrost de roche qui se réduit à un rythme de plus en plus rapide.
L’industrie du ski en France suscite de plus en plus d’inquiétudes et les stations de ski confrontées au recul des glaciers et à la diminution de la couverture neigeuse luttent pour préserver leur fragile environnement des effets de la pollution.
Le changement climatique a fait fondre le permafrost ces dernières années, de sorte qu’il ne peut plus servir de ciment naturel à la roche. Les supports de téléphériques et les fondations des refuges de montagne ont commencé à bouger et les structures au-dessus du sol ont commencé à s’affaisser et à se fissurer.
Chamonix a été contrainte de consolider les supports la télécabine de Bochard aux Grands Montets en consolidant les ancrages par injection d’un produit de scellement. Le but était de compenser le dégel et de mettre en place des fondations plus solides. Les supports ont par ailleurs été équipés de détecteurs pour avertir tout affaissement ou mouvement de ces structures.
D’autres stations ont également été touchées depuis 2010. Les Deux Alpes a observé un affaissement sous un terminal de téléphérique et la station en haute altitude de Val-Thorens a été contrainte de consolider un pylône de remontée mécanique.Une étude récente portant sur 947 structures construites sur du permafrost a révélé que 45 remontées mécaniques, six refuges et un tunnel présentaient un risque élevé de déstabilisation.
Selon de nombreux scientifiques, l’avenir de l’industrie du ski est préoccupant. Ils expliquent que si on enregistre une augmentation moyenne de la température de 4 degrés Celsius d’ici la fin du siècle, cela se traduira par une augmentation de 8 degrés dans les Alpes, en raison de l’effet de réchauffement de la fonte des glaciers.
Chamonix fait maintenant pression sur les autorités pour limiter le nombre de véhicules autorisés à circuler dans la vallée de Chamonix afin de réduire la pollution.
Source: The Telegraph.

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Little is said about it by the French news media not to frighten the tourists, but climate change is deeply affecting ski resorts in the Alps. An article published in the British Telegraph informs us that these resorts are being forced to spend millions in order to reinforce cable car supports and other structures being weakened by subsidence as climate change causes ice to melt.

For instance, Chamonix has spent 1.6 million euros shoring up cable car supports this year. Les Deux Alpes and Val-Thorens have also had to reinforce structures in danger of collapse because they are built on rock permafrost which is shrinking at an increasingly rapid rate.

Concern is growing for the future of France’s lucrative ski industry and resorts facing shrinking glaciers and diminishing snow cover are struggling to preserve the fragile Alpine environment from the consequences of pollution.

Climate change has caused permafrost to thaw in recent years so that it can no longer serve as a natural cement. Cable car supports and foundations of mountain shelters have started moving and structures above the ground have begun to weaken and crack.

Chamonix has been forced to shore up its Bochard cable car supports by consolidating the ground to compensate for thawing and rebuilding stronger foundations. The supports have been fitted with detectors to warn of subsidence or movement.

Other resorts have also been affected since 2010. Les Deux Alpes had subsidence under a cable car terminal and Val-Thorens had to consolidate a ski lift pylon. A recent survey of 947 resort structures built on permafrost found that 45 ski lifts, six shelters and one tunnel were at high risk of destabilisation.

Accordong to many experts, the future of the ski industry is worrying.  They explain that if we experience an average temperature rise of 4 degrees Celsius by the end of the century, that will mean an 8-degree rise in the Alps, because of the warming effect of melting glaciers.

Chamonix is now lobbying the authorities to restrict the number of vehicles allowed into the Chamonix Valley in an effort to cut pollution.

Source: The Telegraph.

A cause de la pollution, la neige du Mont Blanc est moins blanche qu’avant! (Photo: C. Grandpey)

Eruption sommitale du Kilauea (Hawaii): Les prévisions de l’USGS // Kilauea’s summit eruption (Hawaii): USGS predictions

Alors que l’éruption se poursuit dans la Lower East Rift Zone (LERZ) du Kilauea, l’USGS a publié un rapport évaluant les risques volcaniques potentiels au sommet du volcan. Le rapport résume l’activité entre la fin avril et le 29 juin 2018.
L’USGS explique que peu de processus décrits ci-dessous sont suffisamment connus pour pouvoir évaluer quantitativement d’éventuels événements futurs. C’est pourquoi les prévisions sont évaluées en termes qualitatifs sur la base de la compréhension des données actuelles.
En ce qui concerne les épisodes d’effondrement accompagnés d’explosions au sommet du Kilauea, on a remarqué que les premiers événements (avant la fin mai) ont émis des panaches de cendre et de gaz à des altitudes supérieures à 7 500 mètres, avec projections de matériaux de plusieurs dizaines de centimètres de diamètre autour de la bouche éruptive. Les observations et les premières analyses ont montré que ces explosions étaient probablement causées non pas par l’interaction du magma avec les eaux souterraines comme cela s’était produit sur le Kilauea en 1924, mais plutôt par l’expansion et la libération de gaz dissous dans le magma.
Les épisodes d’effondrement accompagnés d’explosions ont continué à se produire par intermittence, avec des périodes de calme d’une demi-journée à deux jours. On remarquera que la sismicité augmente dans les heures qui précèdent les explosions, avec des secousses cycliques ressenties dans la zone sommitale. Le mécanisme qui génère ces événements n’est pas encore bien compris. Les géologues de l’USGS pensent que le retrait du magma du sommet et son évacuation vers la LERZ entraîne une baisse de pression dans le réservoir magmatique superficiel. Lorsque la chute de pression devient trop importante, le plancher de l’Halema’uma’u et certaines parties de la caldeira du Kilauea s’effondrent à l’intérieur de ce réservoir magmatique en provoquant des explosions. Les matériaux qui s’effondrent dans le réservoir remplacent le magma qui a migré dans la LERZ et provoquent une brusque augmentation de la pression dans le réservoir. Des processus similaires ont été observés pendant la formation de caldeiras sur d’autres volcans.
Depuis le début du mois de mai, le volume du cratère a plus que quadruplé. Entre le 29 mai 2018 et aujourd’hui, une station GPS située près du bord nord du cratère de l’Halema’uma’u a mesuré une chute d’environ 100 mètres du plancher du cratère.
À la fin du mois de mai, l’effondrement des parois du cratère a obstrué l’ancien Overlook Crater – qui contenait autrefois le lac de lave – et a modifié l’activité sommitale. Depuis cette époque, les émissions de gaz au sommet ont fortement diminué ; les événements d’effondrement accompagnés d’explosions ne produisent généralement que de faibles panaches de cendre qui ne dépassent plus 1 800 mètres au-dessus de la lèvre du cratère et aucune projection de matériaux n’est observée.
Bien que les panaches soient devenus moins volumineux, ces événements plus récents ont été précédés et accompagnés d’une plus grande activité sismique, et la pression subie par le réservoir magmatique pendant les événements a augmenté.
Les caractéristiques de l’affaissement du sommet ont également évolué. En effet, les déformations se concentrent davantage autour du cratère de l’Halema’uma’u, et se produisent avec une plus grande fréquence ; À l’heure actuelle, la subsidence de la caldeira se poursuit à un rythme élevé en raison du retrait de magma du réservoir situé sous l’Halema’uma’u.
L’USGS pense que l’affaissement se poursuivra tant que le magma s’échappera du (ou des) réservoir(s) sommital avec un volume d’évacuation qui dépasse le volume d’alimentation. Toutefois, la forme et la vitesse de l’affaissement peuvent varier, ainsi que les risques qui y sont liés.

Selon l’USGS, l’évolution la plus probable dans l’avenir immédiat consistera en une poursuite de l’affaissement de la caldeira de Kilauea, l’effondrement périodique du cratère de l’Halema’uma’u qui continuera de s’élargir, des séismes (certains assez puissants pour provoquer des dégâts) et des panaches de cendre.
Au fur et à mesure que la déflation du sommet se poursuit, des fractures et des affaissements de terrain affectent la caldeira du Kilauea. Ce processus va probablement agrandir le cratère de l’Halema’uma’u et pourrait entraîner des affaissements à plus grande échelle qu’auparavant. Cette activité est impressionnante et elle pourrait à terme concerner la totalité de l’actuelle caldeira du Kilauea.
Par ailleurs, une forte activité explosive ne saurait être exclue. Il est possible qu’une grande partie de la paroi de l’Halema’uma’u s’effondre brutalement dans le cratère. Un vaste secteur E et NE de l’Halema’uma’u est actuellement en train de se déformer et il est difficile de dire quelle pourrait être l’ampleur d’un tel effondrement ou les explosions qu’il pourrait déclencher. Un tel événement générerait probablement une forte secousse sismique et un volumineux panache de cendre.

Plusieurs facteurs sont susceptibles de modifier la nature de l’activité éruptive et des risques associés. Les scientifiques les considèrent comme moins probables mais ils ne peuvent pas être exclus :
1. Des explosions plus violentes et donc plus dangereuses pendant l’affaissement continu et l’agrandissement de l’Halema’uma’u
2. L’effondrement soudain et à grande échelle de la caldeira avec rupture des parois de la partie haute de la caldeira
3. Bien que moins probables, des scénarios plus dangereux existent. De grandes éruptions explosives se sont produites dans le passé sur le Kilauea, après la formation de la caldeira ou au cours de la dernière étape de sa formation. Il est possible que ces éruptions aient été déclenchées par l’effondrement rapide de larges portions de la caldeira le long de failles en bordure de la caldeira, en raison du retrait de grandes quantités de magma du système de stockage au sommet. Cependant, une telle activité serait probablement précédée de changements significatifs dans l’activité sismique et la déformation du sol. À l’heure actuelle, les données satellitaires ne montrent pas de déformations importantes à l’extérieur de la caldeira.
4. D’autres dangers associés à l’effondrement rapide et à grande échelle de la caldeira pourraient inclure de puissantes fontaines de lave et des explosions plus fortes avec des coulées pyroclastiques. Cependant, l’USGS insiste sur le fait que les données actuelles ne n’annoncent pas un scénario d’effondrement brutal et plus important que celui auquel on assiste à l’heure actuelle.
Source: U S Geological Survey.

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While the eruption is going on in Kilauea’s Lower East Rift Zone (LERZ), USGS has released a report assessing potential volcanic hazards at the summit of Kilauea. The report summarizes activity from late April through June 29,
USGS explains that few processes outlined below are known sufficiently well to be able to assign quantitative probabilities to possible future events. Instead, USGS ranks future possibilities in qualitative terms of likelihood based on its understanding of current data.

As far as Kilauea’s Collapse/Explosion (CE) events are concerned, it has been noticed that early events (before late May) ejected ash and gas to heights above 7,500 metres and large ballistic fragments tens of centimetres in size pelted the area immediately surrounding the vent. Observations and preliminary analyses suggest that these explosions may have been caused not by interaction of magma with groundwater, as previously believed to have occurred at Kīlauea in 1924, but rather by the expansion and release of gases which were dissolved in the magma.

CE events have continued to occur semi-regularly, with repose periods of roughly .5 to two days. Seismicity increases in the hours preceding explosions, leading to cycles of earthquakes that are felt in the summit area. The mechanism producing CE events is not well understood. USGS geologists think that withdrawal of magma towards the LERZ continually works to reduce pressure in the shallow reservoir. When the reduction in pressure becomes too great, the floor of Halema‘uma‘u and parts of surrounding Kilauea Caldera slump down into the shallow magma reservoir in a CE event. The rock that slumps down into the reservoir replaces magma that has migrated into the LERZ and abruptly increases reservoir pressure. Similar processes have been observed during caldera formation at other volcanoes.

Since the beginning of May, the crater’s volume has more than quadrupled and since May 29th, 2018, a GPS station near the north rim of Halema‘uma‘u crater measured a drop of about 100 metres during CE events.

At the end of May, collapse of rock from surrounding crater walls blocked the Overlook Crater (which formerly contained the lava lake) and changed the character of summit activity. Since then, gas emissions at the summit have greatly decreased, CE events generally have produced only weak ash plumes that do not rise higher than 1,800 metres above the crater rim and no ballistic fragments are known to have been ejected.

Although the plumes have become less vigorous, these more recent events have been preceded and accompanied by larger amounts of seismic shaking, and reservoir pressurization during the events has increased.

The character of subsidence at the summit has also changed, with deformation becoming more localized around Halema‘uma‘u Crater, but occurring at a higher rate. At the current time, subsidence of the caldera continues at a high rate due to magma withdrawal from the Halema‘uma‘u magma reservoir.

USGS thinks that ground subsidence will continue for as long as magma is withdrawn from the summit reservoir(s) at a rate exceeding the rate of magma supply, but the rate and style of the subsidence, along with the associated hazards, may vary.

According to USGS, the most likely activity for the immediate future is continued subsidence of the Kilauea caldera, episodic slumping into a widening Halema‘uma‘u Crater, felt earthquakes (some large enough to be damaging) and small to intermediate ash plumes.

As the reservoir deflates, cracking and slumping is gradually engulfing a broader extent of the Kilauea Caldera; this process will likely continue to enlarge Halema‘uma‘u and may involve larger slump blocks than previously. This activity is impressive in scale and may ultimately involve much or even all of the current Kilauea Caldera.

Hazardous explosive activity cannot be ruled out, however. It is possible that a large section of the Halema‘uma‘u wall could abruptly collapse into the crater. Because a broad region E and NE of Halema‘uma‘u is currently deforming, it is difficult to predict how large such a collapse might be or its impact on the explosion hazard. Most likely, such an event would generate only strong seismic shaking and a robust ash plume.

Several mechanisms could change the nature of activity and associated hazards. These are considered less likely but cannot be ruled out.

  1. Larger, more hazardous explosions could happen during ongoing subsidence and enlargement of Halema‘uma‘u
  2. Sudden collapse of broader caldera system and catastrophic failure of high caldera
    walls.
  3. Even less likely, more hazardous scenarios exist. Large explosive eruptions have occurred in Kilauea’s past after caldera formation or during the last stage of its formation. It is possible that these eruptions were triggered by rapid collapse of broad regions of the caldera along caldera-bounding faults due to withdrawal of large quantities of magma from the summit storage system. However, such activity should be preceded by significant changes in earthquake activity and ground deformation. At this time, satellite radar data do not suggest that extensive deformation is occurring outside of the caldera.
  4. Additional hazards associated with rapid, broad-scale caldera collapse could include high lava fountains and larger and more dangerous explosions producing pyroclastic surges. However, USGS emphasizes that current data do not suggest that a larger, sudden collapse scenario is likely at present.

Source: U S Geological Survey.

Voici deux images montrant le cratère de l’Halema’uma’u en 2009 (en haut) et le 21 juin 2018 (en bas). En 2009, un lac de lave était présent dans l’Overlook Crater. En 2018, on remarque les importantes fractures autour du cratère, mais aussi que ce dernier s’est agrandi de manière significative suite aux effondrements de ses parois. Le plancher du cratère s’est affaissé de plus de 300 mètres depuis le début du mois de mai. (Source : USGS)

Source: USGS

L’affaissement du sommet du Kilauea (Hawaii) // The slumping of Kilauea’s summit (Hawaii)

Depuis le début de l’éruption le 3 mai 2018, toutes les mises à jour du HVO concernant le sommet du Kilauea sont identiques: « L’affaissement de la lèvre et des parois de l’Halema’uma’u se poursuit en parallèle avec la déflation continue du sommet. » Cet affaissement est confirmé par les informations fournies par les inclinomètres et les stations GPS. Il faut noter que le cratère du Pu’uo’o s’affaisse de la même manière.

En raison de l’effondrement de la zone sommitale, l’USGS a perdu la station GPS North Pit (NPIT) qui était située en bordure du cratère de l’Halema’uma’u. Le 17 juin, l’USGS a indiqué que la station NPIT avait chuté de 90 mètres depuis la mi-mai. Elle n’est plus en mesure de transmettre des données, mais deux autres stations GPS ont été installées pour que les données continuent à être enregistrées. La station GPS a commencé à chuter à la mi-mai, avec une accélération le 8 juin. Elle se trouvait sur le plancher de la caldeira, et quand celle-ci s’est affaissée, la station est tombée dans le cratère tout en continuant à enregistrer des données. La fonction principale de cet équipement est d’enregistrer des données et il est probable qu’il continue à les enregistrer, même s’il ne peut pas les transmettre.
Source: USGS.

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Since the beginning of the eruption on May 3rd, 2018, all the HVO’s updates about the summit area of Kilauea Volcano are the same: “Inward slumping of the rim and walls of Halema’uma’u continues in response to ongoing subsidence at the summit.” This is confirmed by the information provided by the tiltmeters and the GPS stations. It should be noticed that the Pu’uo’o crater has been subsiding in the same way.

Due to the collapse of the summit area, USGS has lost the North Pit (NPT) GPS station which was situated along the rim of Halema’uma’u Crater. On June 17th, USGS indicated that NPIT had dropped 90 metres since mid-May. It is now no longer able to transmit data, but two other GPS units were put in place so that data would not go unrecorded. Although the device had been moving downward for more than a month, it really picked up speed on June 8th. It had been on the floor of the caldera, and when that dropped, the NPIT fell into the crater while recording data. The device’s goal is to record data about crater collapse and it is likely still recording that data even if it can’t transmit it.

Source: USGS.

Source: USGS / HVO

Emplacement de la station GPS perdue par l’USGS (Source: USGS)