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Les trous dans les couches d’ozone arctique et antarctique // The holes in the Arctic and Antarctic ozone layers

Dans des notes publiées le 29 avril et 1er mai 2020, j’indiquais que le plus grand trou jamais observé dans la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique était en train de se refermer. Cependant, les scientifiques du Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) faisaient remarquer que ce n’était probablement pas la pandémie et la réduction significative de la pollution de l’air qui avait provoqué la fermeture du trou. En effet, elle avait été générée par la présence d’un vortex polaire inhabituellement fort et prolongé, sans lien avec le changement de qualité de l’air.
Selon les données de la NASA, le niveau d’ozone au-dessus de l’Arctique avait atteint un niveau record en mars 2020. 1997 et 2011 sont les seules autres années où l’on avait enregistré un tel appauvrissement stratosphérique au-dessus de l’Arctique.

On ne connaît pas la cause de la présence du trou dans la couche d’ozone en 2020, mais les scientifiques affirment que sans le Protocole de Montréal en 1987 interdisant l’injection de chlorofluorocarbones dans l’atmosphère, il aurait été bien pire.

Source: CBS News.

Alors que le trou dans la couche d’ozone arctique est en voie de comblement, celui observé en 2020 au-dessus de l’Antarctique est l’un des plus grands et des plus profonds de ces dernières années. Les scientifiques du Copernicus Climate Change Service (C3S) expliquent que le trou atteint actuellement une superficie de 23 millions de kilomètres carrés, soit plus du double de la surface des États-Unis. Le trou observé en 2020 se situe au-dessus de la moyenne de la dernière décennie et recouvre une grande partie du continent antarctique. Il ressemble à celui de 2018, qui était également assez grand, et compte parmi les plus vastes des quinze dernières années.
Avec le retour du soleil au pôle Sud au cours des dernières semaines, l’appauvrissement de la couche d’ozone s’est poursuivi dans la région. Au vu de la présence de cet immense trou, les scientifiques insistent – comme ils l’ont fait à propos de l’Arctique – que nous devons continuer d’appliquer le Protocole de Montréal interdisant les émissions de produits chimiques qui appauvrissent la couche d’ozone.

L’Ozone Watch de la NASA ajoute que la valeur la plus faible a été de 95 unités Dobson, enregistrée le 1er octobre 2020. Selon les scientifiques, le trou dans la couche d’ozone semble avoir atteint son maximum cette année.
La taille et la profondeur du trou s’expliquent par un vortex polaire froid, puissant et stable, qui a contribué à maintenir une très basse température au-dessus de l’Antarctique. Le trou s’est développé rapidement à partir de la mi-août et a atteint environ 24 millions de kilomètres carrés au début du mois d’octobre. Il couvre maintenant 23 millions de kilomètres carrés, ce qui est au-dessus de la moyenne de la dernière décennie.
La superficie du trou dans la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique augmente pendant la saison printanière dans l’hémisphère sud, qui va d’août à octobre. Il atteint son maximum entre mi-septembre et mi-octobre. Lorsque les températures dans la stratosphère commencent à augmenter à la fin du printemps dans l’hémisphère sud, l’appauvrissement de la couche d’ozone ralentit à mesure que le vortex polaire s’affaiblit. À la fin du mois de décembre, le niveau d’ozone revient à la normale.
Source: Copernicus Atmospheric Monitoring Service.

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In two posts published on April 29th and May 1st, 2020, I indicated that the largest ozone hole to ever open up over the Arctic was closing. However, the scientists at the Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) said the pandemic and the significant reduction in air pollution likely were not the reason for the ozone hole closing. Indeed, the hole was driven by an unusually strong and long-lived polar vortex, and was not related to air quality changes.

According to NASA data, ozone levels above the Arctic reached a record low in March 2020. 1997 and 2011 are the only other years on record when similar stratosphere depletions took place over the Arctic.

It is not known what caused the ozone hole in 2020, but scientists are sure that that without the 1987 Montreal Protocol which forbade putting chlorofluorocarbons into the atmosphere, the Arctic depletion this year would have been much worse.

Source: CBS News.

While the hole in the Arctic ozone layer is closing, the 2020 ozone hole over the Antarctic is one of the largest and deepest in recent years. Scientists with the Copernicus Climate Change Service (C3S) explain that the hole has grown to 23 million square kilometres, more than twice the size of the U.S. The 2020 hole is above average for the last decade and is spreading over much of the Antarctic continent. It resembles the one from 2018, which also was also quite large, and is among the largest of the last fifteen years or so.

With the sunlight returning to the South Pole in the last weeks, ozone depletion has continued over the area. The presence of this large hole is inciting scientists to confirm that we need to continue enforcing the Montreal Protocol banning emissions of ozone-depleting chemicals. They already insisted on this crucial point about the Arctic ozone hole.

NASA’s Ozone Watch reports the lowest value of 95 Dobson Units recorded on October 1st, 2020, and scientists are seeing indications that this year’s ozone hole has appeared to have reached its maximum extent.

The large and deep ozone hole has been driven by a strong and stable cold polar vortex, which kept the temperature over Antarctica consistently cold. The hole grew fast from mid-August and peaked at around 24 million square kilometres in early October. It now covers 23 million square kilometres, which is above average for the past decade.

The ozone hole over the Antarctic increases in size during the Southern Hemisphere spring season, which is from August to October. It reaches its maximum between mid-September and mid-October. When temperatures in the stratosphere begin to rise in the late Southern Hemisphere spring, ozone depletion slows down as the polar vortex weakens. By the end of December, ozone levels return to normal.

Source: Copernicus Atmospheric Monitoring Service,

Evolution du trou dans la couche d’ozone antarctique (Source : Copernicus)

Antarctique (1) : Les secrets du Lac Vostok // Antarctica (1) : Lake Vostok’s secrets

Aussi incroyable que cela puisse paraître, le continent antarctique cache de gigantesques poches d’eau douce sous la calotte glaciaire. Le lac Vostok est la plus grande de toutes. Son nom vient du fait qu’il se trouve en dessous de la station soviétique – puis russe – de Vostok. A cet endroit, la surface de l’inlandsis s’étale à 3 488 m au dessus du niveau de la mer. En conséquence, la surface de ce lac d’eau douce se situe à environ 4 000 m en dessous de la surface de la glace, soit à peu près 500 m en dessous du niveau de la mer.

Le lac Vostok mesure 250 kilomètres de long et 50 km de large et présente une superficie de 15 690 km2. Sa profondeur moyenne est de 344 m et son volume estimé est de 5 400 km3. Le lac est divisé en deux bassins reliés par une échancrure à environ 200 m sous l’eau, alors que la profondeur est de 400 m dans le bassin nord et de 800 m dans son homologue du sud. L’eau du lac Vostok reste liquide grâce au flux géothermique, à la pression et à l’isolation par l’épaisse couverture de glace.

L’eau du lac est peut-être isolée de tout contact avec l’extérieur depuis des millions d’années, ce qui en ferait une structure fossile tout à fait remarquable. On a tout d’abord pensé que l’eau du lac était intacte depuis sa formation, ce qui donnerait une durée de rétention de l’ordre du million d’années. Toutefois, des études ont suggéré qu’une partie de l’eau du lac gèle en permanence et est entraînée par le déplacement de l’inlandsis antarctique. En conséquence, la partie liquide serait renouvelée par l’apport géothermique du fond et par la fonte de la glace sous haute pression. L’estimation de la durée de renouvellement de l’eau du lac est alors fixée à une moyenne de 13 300 ans.

Dans des conditions aussi particulières (température, pression,absence de lumière, quantité de gaz dissous), on est en droit de penser que l’écosystème du lac est très différent de la vie ailleurs à la surface de la Terre. S’agissant de la température de surface, il faut noter que c’est à la verticale de ce lac, à la surface du glacier qui le surplombe, qu’a été mesurée la température la plus froide jamais observée sur terre : −90 °C, en juillet 1983. La température moyenne en surface se situe autour de −55 °C.

En 1989, une équipe soviétique a commencé à forer la glace afin d’étudier l’air emprisonné. Ce n’est que plus tard que les scientifiques se sont rendus compte de la présence du lac sous-glaciaire. Le forage s’arrêta en 1998 à 188 mètres de la surface de la poche d’eau. Les scientifiques espéraient alors découvrir dans les eaux du lac des formes de vie très anciennes. Dans la glace remontée sont apparues des bactéries proches des protéobactéries et des actinomycètes dont l’âge a été estimé à environ 500 000 ans. Cette découverte a cependant été contestée par une équipe franco-russe estimant qu’il s’agissait d’une contamination de la glace par le liquide de forage à base de kérosène. Les travaux de percement de la glace furent interrompus sous la pression de la communauté scientifique qui craignait une contamination de l’eau.

Le forage put reprendre en 2006 avec de nouvelles précautions pour éviter la contamination du site. Le lac a finalement été atteint le 5 février 2012. Il se dit que le fluide de forage aurait été expulsé sous la pression d’eau du lac qui serait remontée dans le puits sur une quarantaine de mètres, évitant toute contamination du lac lui-même. Les scientifiques ne sont retournés récupérer cette eau, gelée entre temps, qu’en fin d’année 2012.

Le forage a repris en janvier 2013. Le 10 de ce même mois, un premier échantillon d’eau du lac, puis d’autres, ont pu être prélevés pour la première fois. Il a fallu attendre la mi-mai pour acheminer les échantillons à Saint-Pétersbourg. Cela a permis aux chercheurs d’étudier les propriétés de cette glace et procéder à des analyses chimiques et microbiologiques.

La première analyse de la glace a montré que des micro-organismes pourraient exister sous une couche de glace de quatre kilomètres. Une seule espèce de bactéries thermophiles est connue de la science (Hydrogenophilus thermonucleus). Toutefois,  rien n’exclut que d’autres microorganismes existent dans l’ancien lac.

Une étude publiée en juillet 2013 fait état de la découverte de l’ADN de 3 507 organismes différents dans des carottes de glace prélevées en 1990 et dont l’âge serait situé entre 5 000 et 10 000 ans mais l’hypothèse d’une contamination par le forage n’est pas totalement exclue.

On pense que l’analyse de l’eau du Lac Vostok permettra de mieux comprendre ce qui se passe sous la surface d’Europe (une des lunes de Jupiter) et d’Encelade (une des lunes de Saturne) qui recèlent peut-être un océan liquide sous une épaisse couche de glace; cet océan pourrait être le point de départ du développement d’une vie extraterrestre.

Source : Wikipedia et plusieurs articles parus dans la presse scientifique internationale.

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Incredible as it may seem, the Antarctic continent hides gigantic pockets of fresh water under the ice cap. Lake Vostok is the largest of all. Its name comes from the fact that it is located beneath the Soviet – then Russian – station of Vostok. At this point, the surface of the ice sheet is 3,488 m above sea level. As a result, the surface of this freshwater lake is approximately 4,000 m below the surface of the sea. ice, roughly 500 m below sea level.
Lake Vostok is 250 kilometers long and 50 km wide and has an area of ​​15,690 km2. Its average depth is 344 m and its estimated volume is 5,400 km3. The lake is divided into two basins connected by a notch about 200 m underwater, while the depth is 400 m in the northern basin and 800 m in its southern counterpart.
The water in Lake Vostok remains liquid thanks to geothermal flow, pressure and insulation by the thick layer of ice.
The water in the lake may have been isolated from all contact with the outside for millions of years, which would make it a truly remarkable fossil structure. It was initially thought that the water from the lake had been present since its formation, which would give a retention period of the order of a million years. However, other research has suggested that some of the lake’s water freezes permanently and is carried away by the displacement of the Antarctic ice sheet. Consequently, the liquid part would be renewed by the geothermal input from the bottom and by the melting of the ice under high pressure. The estimate of the duration of the renewal of the lake water is then fixed at an average of 13,300 years.
In such particular conditions (temperature, pressure, absence of light, quantity of dissolved gas), the ecosystem of the lake is probably very different from life elsewhere on the surface of the Earth. Regarding the surface temperature, it should be noted that vertically above this lake, on the surface of the glacier above it, the coldest temperature was observed on Earth; it was measured: −90 ° C, in July 1983. The mean surface temperature is around −55 ° C.
In 1989, a Soviet team began drilling the ice in order to study the trapped air. It was only later that scientists realized the presence of the underground lake. The drilling stopped in 1998, 188 meters from the surface of the water pocket. Scientists then hoped to discover very ancient forms of life in the waters of the lake. In the upwelling ice, bacteria similar to proteobacteria and actinomycetes appeared, estimated to be around 500,000 years old. This discovery was, however, contested by a Franco-Russian team believing that it was a contamination of the ice by the kerosene-based drilling fluid. The ice drilling work was interrupted under pressure from the scientific community, which feared contamination of the water.
Drilling was able to resume in 2006 with new precautions to avoid contamination of the site. The lake was finally reached on February 5, 2012. It is said that the drilling fluid would have been expelled under the pressure of water from the lake which would have gone up into the well over about forty meters, avoiding any contamination of the lake itself. . The scientists returned to recover this water, frozen in the meantime, only at the end of 2012.
Drilling resumed in January 2013. On the 10th of the same month, a first sample of water from the lake, followed by others, was collected for the first time. The samples were shipped to St. Petersburg by mid-May. This allowed researchers to study the properties of this ice and to carry out chemical and microbiological analyzes.
The first analysis of the ice showed that microorganisms could exist under a four kilometer layer of ice. Only one species of thermophilic bacteria is known to science (Hydrogenophilus thermonucleus). However, nothing excludes that other microorganisms exist in the old lake.
A study published in July 2013 reports the discovery of the DNA of 3,507 different organisms in ice cores taken in 1990 and whose age would be between 5,000 and 10,000 years but the hypothesis of contamination by drilling is not totally excluded.
It is believed that the analysis of the water of Lake Vostok will provide a better understanding of what is happening under the surface of Europe (one of the moons of Jupiter) and Enceladus (one of the moons of Saturn) which may contain a liquid ocean under a thickness of ice, and which could be the starting point for the development of extraterrestrial life.
Source: Wikipedia and several articles published in the international scientific press.

Image RADARSAT du Lac Vostok obtenue en mai 2005

(Source : NASA)

 

Fonte de la glace : que de mauvaises nouvelles // Melting of the ice : bad news only

Il y a quelques jours, des glaciologues de l’Ohio State University nous apprenaient que la calotte glaciaire du Groenland avait atteint le point de non-retour. Autrement dit, la nouvelle arrivée de neige et de glace ne pourra plus jamais compenser la perte de glace qui va disparaître dans les eaux océaniques.

Un groupe de scientifiques britanniques des universités de Leeds et d’Édimbourg et de l’University College London a découvert que 28 000 milliards de tonnes de glace ont disparu de la surface de la Terre depuis 1994. C’est l’analyse des données satellitaires à propos des glaciers et des calottes glaciaires entre 1994 et 2017 qui a donné ce triste résultat provoqué par le réchauffement climatique de nore planète. L’étude a été publié dans la revue Cryosphere Discussions.

De manière assez logique, les chercheurs ont découvert que la fonte des glaciers et des calottes glaciaires pourrait entraîner une hausse  d’un mètre du niveau des mers d’ici la fin du siècle. Ce chiffre confirme celui proposé par des études précédentes. Les scientifiques avertissent que chaque centimètre d’élévation du niveau de la mer signifie qu’environ un million de personnes seront déplacées dans les zones côtières.

La perte de glace à grande échelle pourrait avoir d’autres conséquences graves. La santé biologique des eaux arctiques et antarctiques pourrait être sérieusement perturbée. L’absence de glace à la surface des mers arctique et antarctique va réduire l’albédo, cette capacité de la planète à réfléchir le rayonnement solaire vers l’espace. Les résultats de la dernière étude correspondent malheureusement aux prévisions les plus pessimistes du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC).

La nouvelle étude se distingue des précédentes par la surface des zones observées et analysées. Dans le passé, les chercheurs se limitaient à des zones individuelles comme l’Antarctique ou le Groenland. Avec la dernière publication, c’est la première fois que l’on examine la disparition de la glace sur la planète dans sa globalité.

Selon les chercheurs britanniques, il ne fait aucun doute que la majeure partie de la perte de glace sur Terre est une conséquence directe du réchauffement climatique. Comme je l’ai écrit plus haut, les chutes de neige qui réapprovisionnent les glaciers chaque année ne peuvent plus suivre le rythme de la fonte des glaces, ce qui signifie que la calotte glaciaire du Groenland continuera à perdre de la glace même si les températures mondiales cessent d’augmenter. Il ne faudrait pas oublier que la calotte glaciaire du Groenland est la deuxième plus grande masse de glace au monde.

Source : Business Insider.

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 A few days ago, glaciologists at Ohio State University informed us that the Greenland ice sheet had reached the point of no return. In other words, the new arrival of snow and ice will never again be able to compensate for the loss of ice which will disappear in oceanic waters.
A group of British scientists from the universities of Leeds and Edinburgh and University College London have discovered that 28 trillion tonnes of ice have disappeared from the Earth’s surface since 1994. The analysis of satellite data about glaciers and ice caps between 1994 and 2017gave this sad result caused by the global warming of our planet. The study was published in the journal Cryosphere Discussions.
Logically enough, the researchers found that melting glaciers and ice caps could cause sea levels to rise one metre by the turn of the century. This figure confirms that proposed by previous studies. Scientists warn that every centimetre of sea level rise means about a million people will be displaced in coastal areas.
Large-scale ice loss could have other serious consequences. The biological health of Arctic and Antarctic waters could be seriously disrupted. The absence of ice on the surface of the Arctic and Antarctic seas will reduce the albedo, the planet’s ability to reflect solar radiation back to space. The results of the latest study unfortunately correspond to the most pessimistic forecasts of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
The new study differs from the previous ones by the size of the areas observed and analyzed. In the past, researchers were limited to individual areas like Antarctica or Greenland. With the latest publication, this is the first time one has examined the disappearance of ice on the planet as a whole.
According to the British researchers, there is no doubt that most of the loss of ice on Earth is a direct result of global warming. As I put it above, the snowfall that replenishes glaciers each year can no longer keep pace with the melting ice, which means the Greenland ice sheet will continue to lose ice even if world temperatures rise stop increasing. It should not be forgotten that the Greenland ice sheet is the second largest mass of ice in the world.
Source: Business Insider.

Condamnation à plus ou moins long terme de la calotte glaciaire du Groenland (Photo : C. Grandpey)

Les satellites et la fonte de l’Antarctique // Satellites and Antarctica’s melting

Une nouvelle étude publiée dans Nature Geoscience nous apprend que 25 années d’observations satellitaires ont permis d’élaborer une histoire détaillée des plates-formes glaciaires en Antarctique. Ces plates-formes sont la partie frontale flottante des glaciers et elles entourent tout le continent. Les observations ont été réalisées par les missions d’altimètre radar de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) avec les satellites ERS-1, ERS-2, EnviSat et CryoSat-2. Ils ont mesuré les variations d’épaisseur des plates-formes glaciaires de l’Antarctique depuis le début des années 1990.
L’ensemble des données de l’ESA confirme la tendance à la fonte des plateformes. Ensemble, elles ont laissé échapper près de 4000 gigatonnes d’eau douce depuis 1994, une quantité qui pourrait remplir le Grand Canyon aux Etats-Unis.
On sait depuis longtemps que la taille de ces plates-formes diminue car l’eau océanique relativement chaude les ronge par dessous. Nous sommes maintenant en mesure de dire exactement où et quand la fonte se produit, et où va l’eau de fonte. Une partie de cette eau froide plonge dans les profondeurs de la mer autour de l’Antarctique où elle influence sans aucun doute la circulation océanique, ce qui pourrait avoir des conséquences sur le climat bien au-delà du sud polaire. Par exemple, certains modèles ont montré que la fonte de la glace de l’Antarctique ralentit l’élévation de la température des océans dans le monde, entraînant de ce fait une augmentation des précipitations aux États-Unis.
En mettant en relation les données satellitaires, les informations sur la vitesse de déplacement de la glace fournies par d’autres sources, et les résultats de modèles informatiques, les scientifiques de la Scripps Institution of Oceanography ont obtenu une image haute résolution de la fonte des plateformes glaciaires au cours de la période étudiée.
Comme on pouvait s’y attendre, le fonte des plateformes montre beaucoup de variations, avec des pertes et des gains de masse, même au sein d’une même playeforme, mais l’image globale révèle que les plateformes perdent de la glace.

Grâce aux satellites, les scientifiques peuvent désormais savoir avec précision à quelle endroit et à quelle profondeur se produit le fonte de la glace. Certaines de ces plateformes flottantes plongent sur plusieurs centaines de mètres sous la surface de la mer. Les chercheurs peuvent dire à partir des données satellitaires si la perte de glace se produit là où la plateforme est la plus mince, ou à son front, ou bien à l’endroit où la glace commence à flotter.
L’amincissement des plateformes glaciaires ne contribue pas directement à l’élévation du niveau de la mer. C’est parce que la glace en train de flotter a déjà déplacé un volume équivalent d’eau. C’est comme un glaçon qui flotte dans un verre d’eau. Cependant, la fonte des plateformes a une conséquence indirecte. Si les plateformes sont affaiblies par la perte de glace, les glaciers qu’elle retiennent habituellement peuvent avancer plus rapidement dans l’océan, ce qui entraînera une élévation du niveau de la mer. Le phénomène se produit actuellement et a été observé par d’autres satellites.
La Scripps Institution a élaboré une carte de l’Antarctique qui montre l’amincissement des plateformes glaciaires avec différentes couleurs (voir ci-dessous).
Source: Yahoo News.

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 A new study published in Nature Geoscience tells us that 25 years of satellite observations have been used to reconstruct a detailed history of Antarctica’s ice shelves, the platforms are the floating protrusions of glaciers and ring the entire continent. These observations were made by ESA’s radar altimeter missions: ERS-1, ERS-2, EnviSat and CryoSat-2. These spacecraft have tracked the change in thickness in Antarctica’s ice shelves since the early 1990s.

The European Space Agency data-set confirms the shelves’ melting trend. As a whole, they have shed close to 4,000 gigatons since 1994, an amount of meltwater that could fill America’s Grand Canyon.

We have known for quite a long time that these platforms are losing mass as relatively warm ocean water is eating their undersides. What is knew is that we are now able to say exactly where and when the wastage has been occurring, and where also the meltwater has been going. Some of this cold, fresh water has been entering the deep sea around Antarctica where it is undoubtedly influencing ocean circulation. And this could have implications for the climate far beyond the polar south. For example, some studies have shown that including the effect of Antarctic ice melt into models slows global ocean temperature rise, and that can actually lead to an increase in precipitation in the US.

Combining satellite data with ice velocity information from other sources, and the outputs of computer models, scientists at the Scripps Institution of Oceanography have gained a high-resolution view of the pattern of melting during the study period.

As might be expected, there has been quite a lot of variation, with mass loss and gain, even within the same individual shelf, but the overall picture reveals the shelves are wasting.

Thanks to the satellites, the scientists can now trace precisely where at depth the melting is occurring. Some of these floating platforms of ice extend several hundred metres below the sea surface. The researchers can tell from the satellites’ data whether the loss of ice is occurring close to the thinnest parts of the shelves or at their fronts, or deep down in those places where the glacier ice starts to float.

Thinning ice shelves do not contribute directly to sea-level rise. That’s because the floating ice has already displaced its equivalent volume of water. It is like an ice cube in a glass of water. However, there is an indirect consequence. If the shelves are weakened, the land ice behind can flow more quickly into the ocean, and this will lead to sea-level rise. This is happening right now and has been measured by other satellites.

The Scripps Institution has produced a map of Antarctica that shows the thinning of the ice platforms with different colours (see below).

Source: Yahoo News.

Carte montrant les variations de fontes des plateformes glaciaires en Antarctique (Source : Scripps Institution of Oceanography)