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Une forêt tropicale en Antarctique! // A rainforest in Antarctica!

Une étude initialement publiée dans la revue Nature et relayée par la presse scientifique nous informe que des traces fossiles d’une ancienne forêt tropicale, avec des racines, du pollen et des spores, ont été découvertes en Antarctique Occidental. Elles prouvent qu’il y a environ 90 millions d’années, la région n’était pas recouverte par la glace.
Au milieu du Crétacé (il y a 145 millions à 65 millions d’années), les dinosaures parcouraient la Terre et le niveau des océans était de 170 mètres plus élevé qu’aujourd’hui. La température à la surface de la mer sous les tropiques atteignait 35°C.
Ce climat très chaud a permis à une forêt tropicale de prendre racine en Antarctique. Des restes de cette forêt ont été découverts sous la glace dans une carotte de sédiments prélevée en 2017 par une équipe internationale de chercheurs sur le plancher océanique à proximité du glacier de Pine Island, dans l’ouest de l’Antarctique.
En découvrant la carotte, l’équipe scientifique a tout de suite réalisé qu’elle se trouvait devant quelque chose d’exceptionnel. La couche de sédiments datant d’il y a environ 90 millions d’années présentait une couleur bien différente de celles qui la surmontaient. De retour au laboratoire, les chercheurs ont introduit la carotte dans un scanner CT (Computed Tomography – Tomodensitométrie). L’image numérique obtenue montre un épais réseau de racines parcourant toute la couche de sol prélevée. Elle révèle également des pollens, des spores et les restes de plantes à fleurs très anciens, datant du Crétacé.
En analysant le pollen et les spores, un spécialiste de paléoécologie de l’Université de Northumbria en Angleterre a pu reconstruire la végétation et le climat il y a 90 millions d’années en Antarctique Occidental. Les nombreux restes de plantes indiquent que la côte de l’Antarctique Occidental était recouverte d’une forêt dense tempérée et marécageuse, semblable aux forêts que l’on rencontre en Nouvelle-Zélande aujourd’hui.
La carotte de sédiments a aussi révélé qu’au milieu du Crétacé l’Antarctique Occidental avait un climat doux, avec une température moyenne de l’air d’environ 12°C, semblable à celle de Seattle dans l’État de Washington. Les températures estivales étaient plus chaudes, avec une moyenne de 19°C. Dans les rivières et les marécages, l’eau atteignait probablement jusqu’à 20°C.
S’agissant de la météo, les précipitations à cette époque étaient comparables à celles du Pays de Galles ou de l’Angleterre aujourd’hui. Les températures qui viennent d’être mentionnées sont incroyablement chaudes si l’on prend en compte le fait que l’Antarctique a une nuit polaire de quatre mois, ce qui signifie qu’un tiers l’année n’est pas éclairé par la lumière du soleil avec tous ses bienfaits. Cependant, l’atmosphère était plus chaude surtout parce que la concentration de dioxyde de carbone était élevée, et même plus élevée qu’on ne le pensait, avant la découverte de la carotte de sédiments.
Avant le début de l’étude, la plupart des scientifiques pensaient que la concentration de dioxyde de carbone à l’échelle de la planète pendant le Crétacé était d’environ 1 000 ppm. Cependant, dans leurs modélisations, les chercheurs dû avoir recours à des niveaux de concentration de 1 120 à 1 680 ppm pour pouvoir atteindre les températures moyennes en Antarctique pendant cette période.
Les résultats des manipulations montrent à quel point des concentrations élevées de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone peuvent faire monter en flèche les températures, au point que l’Antarctique Occidental, aujourd’hui recouvert par la glace, a autrefois abrité une forêt tropicale. De plus, on se rend compte de l’importance de l’effet de refroidissement exercé par les calottes glaciaires d’aujourd’hui.
Grâce à l’étude, les scientifiques savent maintenant qu’il y avait quatre mois consécutifs sans soleil en Antarctique pendant le Crétacé. Toutefois, comme la concentration de dioxyde de carbone était très forte, le climat autour du pôle Sud était tempéré, et le continent dépourvu de glace.
Reste à savoir maintenant quelle a été la cause du refroidissement spectaculaire du climat en Antarctique, avec la formation d’une calotte glaciaire après la période chaude. La réponse à cette question constitue désormais un défi majeur pour les climatologues.

Source: Presse scientifique internationale, comme Live Science.

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 A study originally published in the journal Nature and relayed by the scientific press informs us that fossil traces – roots, pollen and spores – of an ancient rainforest have been unearthed in West Antarctica. They prove that about 90 million years ago, the region was not covered with ice.

During the middle of the Cretaceous period (145 million to 65 million years ago), dinosaurs roamed Earth and sea levels were 170 metres higher than they are today. Sea-surface temperatures in the tropics were as hot as 35 degrees Celsius.

This very warm climate allowed a rainforest  to take root in Antarctica. The rainforest’s remains were discovered under the ice in a sediment core that a team of international researchers collected from a seabed near Pine Island Glacier in West Antarctica in 2017.

As soon as the team saw the core, they knew they had something unusual. The layer that had formed about 90 million years ago was a different colour. More particularly, it clearly differed from the layers above it. Back at the lab, the team put the core into a CT (computed tomography) scanner. The resulting digital image showed a dense network of roots throughout the entire soil layer. The dirt also revealed ancient pollen, spores and the remnants of flowering plants from the Cretaceous period.

By analyzing the pollen and spores, a paleoecologist at Northumbria University in England, was able to reconstruct West Antarctica’s 90 million-year-old vegetation and climate. The numerous plant remains indicated that the coast of West Antarctica was a dense temperate, swampy forest, similar to the forests found in New Zealand today.

The sediment core revealed that during the mid-Cretaceous, West Antarctica had a mild climate, with an annual mean air temperature of about 12°C, similar to that of Seattle in Washington State. Summer temperatures were warmer, with an average of 19°C. In rivers and swamps, the water probably reached up to 20°C.

As far as the weather is concerned, the rainfall by that time was comparable to the rainfall of Wales or England, today. These temperatures are impressively warm, given that Antarctica had a four-month polar night, meaning that a third of every year had no life-giving sunlight. However, the world was warmer, in part, because the carbon dioxide concentration in the atmosphere was high, even higher than previously thought, according to the analysis of the sediment core.

Before the start of the study study, the general assumption was that the global carbon dioxide concentration in the Cretaceous was roughly 1,000 ppm. However, in the researchers’ model-based experiments, it took concentration levels of 1,120 to 1,680 ppm to reach the average temperatures during that period in Antarctica.

These findings show how potent greenhouse gases like carbon dioxide can cause temperatures to skyrocket, so much so that today’s freezing West Antarctica once hosted a rainforest. Moreover, it shows how important the cooling effects of today’s ice sheets are.

Thanks to the study, scientists now know that there could easily be four straight months without sunlight in the Cretaceous. But because the carbon dioxide concentration was so high, the climate around the South Pole was nevertheless temperate, without ice masses.

The question to be answered now is to know what caused the climate to dramatically cool with ice sheets forming again after Antarctic’s warmer period. The answers are now a major challenge for the international climate research community.

Source : International scientific press, like Live Science.

Vues de la forêt primaire sur l’Ile de Vancouver au Canada

Photos: C. Grandpey

Un trou dans la couche d’ozone au-dessus du pôle Nord // A hole in the ozone layer above the North Pole

L’excellent documentaire Sur le front des glaciers  (France 2  le 17 mars 2020) a consacré une séquence à la réduction du trou dans la couche d’ozone – ou couche à ozone, comme se plaisait à l’appeler Haroun Tazieff – au-dessus de l’Antarctique. Grâce à l’interdiction d’utilisation des chlorofluorocarbones, les fameux CFC, ce trou est en train de se combler et on espère qu’il aura disparu dans les quatre ou cinq prochaines décennies.

La couche d’ozone est une couche naturelle de gaz dans la haute atmosphère qui protège les êtres vivants sur Terre des rayons ultraviolets du Soleil.
Paradoxalement, alors que le trou se réduit au-dessus de l’Antarctique, le centre météorologique Severe Weather Europe (SWE) a détecté une vaste zone d’appauvrissement de la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique canadien, avec une intensité anormalement forte pour l’hémisphère nord.

Une forte chute des valeurs minimales d’ozone a déjà été observée fin novembre 2019 et janvier 2020, mais il s’agissait d’événements de courte durée qui se produisent probablement chaque année pendant la saison froide. Le SWE a déclaré que ces petits trous d’ozone au-dessus des régions polaires septentrionales ne se développent pas en raison d’un processus de destruction chimique par les aérosols, comme c’est le cas en Antarctique.
Ce qui inquiète le SWE, c’est la réduction globale de l’ozone, début mars, alors que les valeurs devraient augmenter lentement. Il ne s’agit pas de la création éphémère d’un mini trou d’ozone, mais d’un réel processus de destruction de l’ozone.
Les recherches effectuées par le SWE ont montré que le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique se développe en raison d’un processus chimique qui implique de l’air très froid en dessous de -78 ° C, la lumière du soleil, ainsi que des émissions humaines de chlorofluorocarbone (CFC) ) et hydrofluorocarbones (HFC). La température froide permet aux nuages ​​stratosphériques de s’établir ; la lumière du soleil réagit ensuite avec ces nuages ​​pour entamer un processus photochimique qui détruit l’ozone, entraînant la formation et la croissance du trou.
Comme la destruction de l’ozone a également besoin de la lumière du soleil, ce processus est limité au-dessus des régions polaires septentrionales. Fin février et en mars, lorsque la lumière du soleil atteint le pôle, la stratosphère n’est généralement plus assez froide pour produire ces nuages, qui sont essentiels au processus de destruction de l’ozone.

La stratosphère peut être exceptionnellement froide au niveau du pôle Nord certaines années, comme c’est la cas en 2020, et elle peut générer des nuages ​​stratosphériques en même temps que la lumière du soleil touche le pôle. Une telle concordance est susceptible de provoquer la destruction de l’ozone.
L’analyse de l’ozone par le SWE montre que l’on a affaire à un trou exceptionnellement grand pour l’hémisphère Nord et avec des valeurs record ; on a enregistré un minimum de 217 unités Dobson. Cependant, on est loin des valeurs observées en Antarctique. Comme mars n’est pas terminé, le SWE explique qu’il n’y a pas encore de données complètes pour ce mois, donc la dernière référence concerne 2019. Dans le passé, deux années – 2011 et 1997 – ont été remarquables, avec des valeurs d’ozone très basses pour le mois de mars. Toutefois, le déficit en ozone n’était pas aussi marqué qu’en 2020 qui pourrait bien être une année record.
Selon le SWE, le trou d’ozone au-dessus du pôle Nord pourrait être de courte durée car la stratosphère devrait se réchauffer avec l’influence grandissante du soleil. La température sera trop élevée pour que les nuages ​​stratosphériques se forment, ce qui réduira lentement le processus de destruction de l’ozone. Selon les prévisions de SWE sur 10 jours, on devrait observer réduction de la taille et de l’intensité du trou d’ozone, même s’il restera présent pendant un certain temps.

Source : Severe Weather Europe.

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The excellent French documentary Sur le front des glaciers (France 2 March 17th, 2020) devoted a sequence to the reduction of the hole in the ozone layer over Antarctica. Thanks to the ban on the use of chlorofluorocarbons, the famous CFCs, this hole is filling up and it is hoped that it will have disappeared in the next four or five decades.
The ozone layer is a natural layer of gas in the upper atmosphere that protects living things on Earth from the sun’s ultraviolet rays.
Paradoxically, as the hole narrows over Antarctica, the Severe Weather Europe (SWE) meteorological centre has detected a large area of ​​ozone depletion over the Canadian Arctic, with an abnormally high intensity for the northern hemisphere.
A sharp drop in minimum ozone values ​​was already observed in late November 2019 and January 2020, but these were short-lived events that likely occur each year during the cold season. SWE has stated that these small ozone holes above the northern polar regions do not develop due to a process of chemical destruction by aerosols, as in Antarctica.
What worries SWE is the overall reduction in ozone in early March, when values ​​are expected to increase slowly. It is not the ephemeral creation of a mini ozone hole, but a real process of ozone destruction.
Research by SWE has shown that the ozone hole over Antarctica is developing due to a chemical process that involves very cold air below -78°C, sunlight , as well as human emissions of chlorofluorocarbon (CFC)) and hydrofluorocarbon (HFC). The cold temperature allows stratospheric clouds to settle; sunlight then reacts with these clouds to start a photochemical process that destroys ozone, causing the hole to form and grow.
As the destruction of ozone also requires sunlight, this process is limited over the northern polar regions. In late February and March, when the sunlight reaches the pole, the stratosphere is generally no longer cold enough to produce these clouds, which are essential to the ozone-depleting process.
The stratosphere can be exceptionally cold at the North Pole in some years, in 2020, for instance, and it can generate stratospheric clouds at the moment when sunlight reaches the pole. Such a combination of events is likely to destroy the ozone.
Ozone analysis by SWE shows that we are dealing with an exceptionally large hole for the northern hemisphere and with record values; a minimum of 217 Dobson units has been recorded. However, we are far from the values ​​observed in Antarctica. As March is not over, SWE explains that there is not yet complete data for this month, so the last reference is for 2019. In the past, two years – 2011 and 1997 – were remarkable, with very low ozone values ​​for the month of March. However, the ozone deficit was not as pronounced as in 2020 which could well be a record year.
According to SWE, the ozone hole above the North Pole could be short-lived because the stratosphere should warm up with the increasing influence of the sun. The temperature will be too high for stratospheric clouds to form, which will slowly reduce the process of ozone destruction. According to SWE’s 10-day forecast, the size and intensity of the ozone hole will decrease, although it will remain there for some time.
Source: Severe Weather Europe.

Source: SWE

L’Antarctique vire au rouge ! // Antarctica turns red !

C’est bien connu, la presse se régale de phénomènes spectaculaires, en particulier quand c’est la Nature qui les offre. Ces dernières semaines, la neige a pris une étonnante teinte rouge sur Eagle Island, une petite île au large de la pointe nord-ouest de l’Antarctique. Contrairement à ce que le laisse entendre certains articles, le phénomène affecte une surface très limité et en aucun cas tout le continent.

Cette couleur témoigne de la présence dans la neige d’une algue microscopique, la Chlamydomonas nivalis qui fait en réalité partie de la famille des algues vertes. Elle est capable de résister à des températures extrêmes mais quand elle rougit, c’est qu’elle se défend. Elle produit des caroténoïdes pour se protéger des UV en les absorbant. Plus il y a du soleil, plus il fait chaud et plus cette algue se développe. Comme je l’ai indiqué précédemment, au mois de février, l’Antarctique a vécu un pic de chaleur historique. Le mercure a atteint 18,4°C alors que d’habitude, les températures sont comprises entre –28°C et –3°C dans le nord-ouest du continent.

C’est, bien sûr, une conséquence du réchauffement climatique, mais cette couleur pourpre de la neige accélère également sa fonte. En effet, contrairement au blanc, elle réfléchit moins le soleil. L’albedo, le pouvoir réfléchissant de la neige est donc affaibli et elle fond plus vite. Une étude parue dans la revue Nature en 2016 montre que la prolifération de cette algue au Groenland réduit de 13% le pouvoir réfléchissant de la glace pendant la saison chaude.

L’Antarctique n’a pas l’exclusivité de la Chlamydomonas nivalis. Elle est présente un peu partout dans le monde. Dans les Alpes, elle est surnommée : « algue des neiges » ou « sang des glaciers ». Au 3ème siècle avant J.C., Aristote avait déjà remarqué ce phénomène. En 1818, le capitaine John Ross a trouvé de la neige rose lors de son expédition dans le passage du Nord-Ouest; après avoir d’abord pensé qu’il s’agissait d’une météorite fer-nickel.
Alors que le climat et ses écosystèmes continuent de changer en raison du réchauffemùent climatique anthropique, d’autres proliférations d’algues extrêmes sont apparues dans les océans de la planète. À Tossa de Mar en Espagne, par exemple, l’écume de mer a envahi les plages de la ville côtière après qu’une grosse tempête avec des vents et des vagues violents. Le long de la côte de la Mer de Chine orientale et des îles Matsu de Taïwan, des algues bioluminescentes toxiques, les dinoflagellés, illuminent la surface de l’océan avec une lueur bleu vif. Enfin, une sorte d’algue de couleur rouille, Karenia brevis, fleurit le long de la côte de la Floride et libère une toxine qui cible le système nerveux central des poissons.

Source : France Info, Smithsonian Magazine.

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The press delights in dramatic phenomena, especially when Nature offers them. In recent weeks, the snow has taken on an astonishing red hue on Eagle Island, a small island off Antarctica’s northwest tip. Contrary to what some articles suggest, the phenomenon affects a very limited area and by no means the entire continent.
This colour shows the presence in the snow of a microscopic alga, Chlamydomonas nivalis, which is actually part of the family of green algae. It is able to withstand extreme temperatures but when it gets red, it is because it defends itself. It produces carotenoids to protect against UVs by absorbing them. The more sun there is, the warmer it is and the more this algae develops. As I mentioned earlier, in February Antarctica experienced a historic heat peak with 18.4 ° C while temperatures typically range from –28°C to –3°C in the northwest of the continent.
This is, of course, a consequence of global warming, but this red color of the snow also accelerates its melting. Indeed, it reflects the sun less. The albedo, the reflective power of snow is therefore weakened and it melts faster. A study published in the journal Nature in 2016 showed that the proliferation of this alga in Greenland reduces the reflective power of ice by 13% during the hot season.
Antarctica is not exclusive to Chlamydomonas nivalis. It is present all over the world. In the Alps, it is nicknamed: « snow algae » or « glacier blood ». In the 3rd century BC, Aristotle had already noticed this phenomenon. In 1818, Captain John Ross observed pink snow during his expedition through the Northwest Passage; after first thinking it was an iron-nickel meteorite.
As the climate and its ecosystems continue to change due to anthropogenic global warming, other extreme algal blooms have appeared in the world’s oceans. In Tossa de Mar in Spain, for example, sea foam invaded the beaches of the coastal city after a big storm with strong winds and waves. Along the coast of the East China Sea and the Matsu Islands of Taiwan, toxic bioluminescent algae, the dinoflagellates, light up the ocean surface with a bright blue glow. Finally, a kind of rust-coloured alga, Karenia brevis, blooms along the Florida coast and releases a toxin that targets the central nervous system of fish.
Source: France Info, Smithsonian Magazine.

Source: Ministry of Education and Science of Ukraine

La fonte de l’Antarctique fait naître une nouvelle île // Antartica’s melting reveals a new island

Au cours des dernières semaines, des températures record ont été enregistrées sur la Péninsule Antarctique. La calotte glaciaire a fondu dans des proportions encore jamais observées. La NASA a publié des images satellites confirmant la fonte rapide de la glace. Les clichés, réalisés à neuf jours d’écart, montrent la rive nord d’Eagle Island totalement dépourvue de glace, avec des lacs de fonte en formation dans la partie centrale de l’île (voir images ci-dessous).

À mesure que les glaciers reculent, ils relâchent la pression exercée sur le continent et permettent ainsi au sol de se soulever. Parfois, cet effet stabilise la glace en l’ancrant sur le substrat rocheux, mais ce soulèvement du sol – ou rebond isostatique – peut  aussi accélérer la fracturation des glaciers et leur avancée vers l’océan. Lorsqu’un tel phénomène se produit et qu’un glacier accélère son mouvement à mesure que le sol se soulève, il se peut que la terre qui se trouve en dessous commence à apparaître.
C’est exactement ce qui s’est passé sur la Péninsule Antarctique où les deux principaux glaciers – Thwaites et Pine Island – reculent de plus en plus vite car la nouvelle glace n’a pas le temps de se former dans la zone d’accumulation.
Cette fonte ultra rapide de la glace sur la péninsule a réservé une surprise aux scientifiques, et cela pourrait apporter des modifications significatives aux cartes de la région. En effet, une île inconnue, longtemps enfouie sous la glace, est apparue pour la première fois au-dessus du niveau de la mer.
Des chercheurs du projet international Thwaites Glacier Offshore Research ont découvert l’île à la fin du mois de février alors qu’ils naviguaient au large de la plate-forme glaciaire du Pine Island Glacier. L’île ne mesure que 350 mètres de long et est en grande partie recouverte de glace (voir images satellites ci-dessous), mais elle présente au-dessus du niveau de la mer une couche de roche brune qui la différencie des glaciers et des icebergs environnants.
Les chercheurs ont confirmé que l’île est constituée de granit volcanique et quelques phoques y ont déjà trouvé refuge. Il n’y a aucun autre affleurement rocheux visible sur plus de 65 kilomètres à la ronde. Les chercheurs ont baptisé la nouvelle terre Sif Island, par référence à une déesse nordique.
L’apparition soudaine de l’île est très certainement un effet direct de la fonte généralisée de la glace observée en Antarctique au cours de la décennie écoulée. La glace qui couronne encore l’île faisait autrefois partie de la plate-forme glaciaire de Pine Island, une immense étendue de glace qui avance à la surface de l’océan depuis le front du glacier.
À l’aide d’images satellites, les membres de l’expédition ont réalisé un modèle accéléré montrant comment le recul régulier de la plate-forme glaciaire depuis 2011 a fait se détacher et isolé Sif Island dans la baie de Pine Island. Il est très probable que l’apparition de l’île est la conséquence du rebond isostatique, phénomène que j’explique au cours de ma conférence «Glaciers en péril» car il a déjà été observé en Islande.

Source: presse scientifique américaine (Smithsonian Magazine, Live Science, etc.)

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During the past weeks, record-high temperatures have been recorded in the Antarctic Peninsula. This caused ice caps to melt to an unprecedented degree. NASA released satellite images showing dramatic melting on the northern tip of the Antarctic Peninsula. The images, taken only nine days apart, show Eagle Island’s northern shore turned bare, and ponds of ice melt forming in the middle of the island (see images below).

As the glaciers retreat, they release pressure on the continent, allowing the ground itself to rise up. Sometimes, this effect stabilizes the ice by anchoring it in place, but rebounding ground could accelerate the glacial breakup by causing more cracks. When the latter happens and a glacier quickly sheds ice as the ground rises up, the land underneath maybe start to appear.

This is exactly what happened on the peninsula where the two major glaciers — the Thwaites Glacier and the Pine Island Glacier — are retreating toward the mainland faster than new ice can form.

All that melting ice has left behind a surprise that could change maps of the region permanently. Indeed, an uncharted island, long buried in ice has finally become visible above sea level for the first time.

Researchers with the international Thwaites Glacier Offshore Research project discovered the island in late February while sailing off the coast of the Pine Island Glacier ice shelf. The small island is only about 350 metres long and mostly covered in ice, but rises from the sea with a layer of brown rock distinct from the surrounding glaciers and icebergs.

The researchers confirmed that the island is made of volcanic granite, and even hosts a few seals. There is no other rocky outcropping like this visible for more than 65 kilometres in any direction. The researchers named the uncharted outcropping Sif Island, after a Norse goddess.

The island’s sudden appearance is almost certainly a direct effect of the widespread glacial melt that has become typical in Antarctica in the past decade. The ice that can still be seen on the island was once part of the Pine Island Glacier ice shelf, a massive field of floating ice that extends outward into the ocean from the edge of the glacier.

Using satellite images, members of the expedition made a time-lapse model showing how the ice shelf’s steady retreat since 2011 left Sif Island detached and alone in Pine Island Bay. It is likely that the island emerged due to glacial rebound, a phenomenon I explain during my conference “Glaciers at risk” because it has already been observed in Iceland.

Source: American scientific press (Smithsonian Magazine, Live Science, etc.)

Péninsule Antarctique et Antarctique Occidental (Source: NOAA)

Fonte de la neige et de la glace sur Eagle Island entre le 4 et le 13 février 2020 (Source: NASA)