Les mystères de l’Antarctique // Antarctica’s mysteries

drapeau-francaisL’Antarctique reste un mystère à bien des égards et les scientifiques se posent beaucoup de questions, en particulier à propos de l’alignement de volcans qui émergent de la calotte glaciaire. La très épaisse couche de glace qui recouvre le continent est un obstacle majeur aux observations et les scientifiques doivent avoir recours à des méthodes géophysiques, comme la sismologie, pour en savoir plus.
Un étudiant en sciences terrestres et planétaires de l’Université de Washington à St. Louis a déployé un réseau de sismomètres sur le système de rift de l’Antarctique Ouest et la Terre Marie Byrd au cours de l’été austral 2009-10. Il est ensuite retourné sur place à la fin de 2011 pour récupérer les précieuses données. Les enregistrements réalisés par les instruments ont été utilisés pour tracer des cartes de vitesses sismiques sous le rift. Une analyse des cartes a été publiée dans le numéro de novembre 2015 du Journal of Geophysical Research.
C’est la première fois que les sismologues parviennent à déployer des instruments suffisamment robustes capables de survivre à l’hiver dans cette partie de l’Antarctique, et c’est la première fois qu’ils obtiennent une image détaillée de la Terre qui se cache sous cette région.
Les cartes sismiques confirment la présence d’un amas de roche surchauffée à environ 95 km sous le Mont Sidley, le dernier volcan d’une chaîne de montagnes en Terre Marie Byrd, à une extrémité du transect. De manière plus surprenante, les cartes révèlent des roches chaudes sous la Fosse subglaciale de Bentley, un bassin profond à l’autre extrémité du transect.
La Fosse subglaciale de Bentley fait partie du système de rift de l’Antarctique Ouest et la roche chaude sous cette région indique que cette partie du système de rift a été active tout récemment.
Le Mont Sidley, le plus haut volcan d’Antarctique, se trouve directement au-dessus d’une région chaude dans le manteau. C’est l’édifice le plus méridional d’une chaîne de volcans en Terre Marie Byrd, région montagneuse qui se trouve près de la côte de l’Antarctique Ouest.
Un problème subsiste. En effet, comme à Hawaii par exemple, les volcans auraient dû s’édifier en suivant une ligne alors que la plaque avançait au-dessus du panache mantellique. En fait, la chaîne volcanique va dans une direction différente de la plaque antarctique et deux autres chaînes volcaniques situées à proximité sont orientées dans des directions encore différentes! Cependant, même si la morphologie de la zone chaude est mal définie, il est clair qu’il existe un flux de chaleur plus intense à la base de la calotte de glace dans cette région.
La conclusion la plus intéressante fournie par les données sismiques est la découverte d’une zone chaude en dessous de la Fosse subglaciale de Bentley, dépression qui fait partie du système de rift Ouest Antarctique, avec une série de failles qui jouxte les Montagnes Transantarctiques.
La vieille masse rocheuse de l’Antarctique oriental se dresse bien au-dessus du niveau de la mer, mais il existe à l’ouest des Montagnes Transantarctique une vallée de rift dont une grande partie se trouve à un kilomètre en dessous du niveau de la mer. Si la glace disparaissait, l’Antarctique Ouest pourrait se soulever, et la majeure partie se trouverait pratiquement au niveau de la mer. Toutefois, les dépressions étroites et plus profondes resteraient probablement en dessous de ce niveau. La Fosse subglaciale de Bentley, qui est le point le plus bas sur Terre à ne pas être couvert par un océan, se trouverait encore à un kilomètre et demi en dessous du niveau de la mer si la glace disparaissait.
Une période d’accrétion diffuse a créé la vallée du Rift à la fin du Crétacé, il y a environ 100 millions d’années, et une accrétion plus ciblée a donné naissance à des bassins profonds comme la Fosse subglaciale de Bentley et le rift de Terror dans la mer de Ross. On pense que le système de rift a eu une influence majeure sur les flux glaciaires dans l’Antarctique occidental.
Alors que le flux de chaleur qui perce la croûte terrestre a été mesuré dans au moins 34 000 endroits différents à travers le monde, il a été mesuré sur moins d’une douzaine de sites dans l’Antarctique. En juillet 2015, les scientifiques ont observé que le flux de chaleur dans l’un de ces sites était quatre fois supérieur à la moyenne mondiale. Les scientifiques se demandent pourquoi. L’extension récente enregistrée dans la Fosse subglaciale de Bentley pourrait expliquer ce phénomène.
Un autre problème est de comprendre la structure de l’Antarctique sous les glaciers de Thwaites et de Pine Island, qui se trouvent plus près de la côte que la Fosse subglaciale de Bentley. Ces deux glaciers sont considérés comme le «ventre mou» de la calotte glaciaire, car de fortes intensifications du flux glaciaire dans cette région pourraient, en théorie, provoquer la désintégration rapide de l’ensemble de la calotte de glace de l’Antarctique occidental.
Au cours des missions effectuées sur le terrain en 2014-2015, 10 stations sismiques supplémentaires ont été déployées dans la région. Venant s’ajouter aux sismomètres mis en place par les Britanniques, ces stations vont cartographier les dessous de cette région clé d’un point de vue géologique.
Source: Science 2.0: http://www.science20.com/

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drapeau-anglaisLots of questions are asked about Antarctica and in particular about the mysterious line of volcanoes that emerge from the ice sheet. The very thick layer of ice that covers the continent is a major obstacle to observations and scientists need to resort to geophysical methods, such as seismology, to learn more.
A graduate student in earth and planetary sciences at Washington University in St. Louis deployed an array of seismometers across the West Antarctic Rift System and Marie Byrd Land during the austral summer of 2009-10. He then returned in late 2011 to recover the precious data. The recordings made by the instruments were used to create maps of seismic velocities beneath the rift valley. An analysis of the maps was published in the November 2015 issue of the Journal of Geophysical Research.
This is the first time seismologists have been able to deploy instruments rugged enough to survive a winter in this part of Antarctica, and so this is the first detailed look at the Earth beneath this region.
The maps confirm the presence of a giant blob of superheated rock about 95 km beneath Mount Sidley, the last of a chain of volcanic mountains in Marie Byrd Land at one end of the transect. More surprisingly, they reveal hot rock beneath the Bentley Subglacial Trench, a deep basin at the other end of the transect.
The Bentley Subglacial Trench is part of the West Antarctic Rift System and hot rock beneath the region indicates that this part of the rift system was active quite recently.
Mount Sidley, the highest volcano in Antarctica, sits directly above a hot region in the mantle. It is the southernmost mountain in a volcanic mountain range in Marie Byrd Land, a mountainous region dotted with volcanoes near the coast of West Antarctica.
The mystery to be solved is that the volcanoes should have popped up in a row as the plate moved over a mantle plume. Actually, scientists think they know which direction the plate is moving, but the volcanic chain is going in a different direction and two additional nearby volcanic chains are oriented in yet other directions! However, although the hot zone’s shape is ill-defined, it is clear there is higher heat flow into the base of the ice sheet in this area.
The most interesting finding that results from the seismic data is the discovery of a hot zone beneath the Bentley Subglacial Trench. The basin is part of the West Antarctic Rift System, a series of rifts, adjacent to the Transantarctic Mountains.
The old rock of East Antarctica rises well above sea level, but west of the Transantarctic Mountains, there is a rift valley, much of which lies a kilometre below sea level. If the ice was removed, West Antarctica would rebound, and most of it would be near sea level. But the narrower and deeper basins might remain below it. The Bentley Subglacial Trench, which is the lowest point on Earth not covered by an ocean, would still be a kilometre and a half below sea level if the ice were removed.
A period of diffuse extension created the rift valley in the late Cretaceous, roughly 100 million years ago, and more focused extension then created deep basins like the Bentley Subglacial Basin and the Terror Rift in the Ross Sea. The rift system is thought to have a major influence on ice streams in West Antarctica.
While heat flow through the Earth’s crust has been measured at at least 34,000 different spots around the globe, in Antarctica it has been measured in less than a dozen places. In July 2015, scientists reported the heat flow at one of these spots was four times higher than the global average. Ever since then, scientists have been wondering why the reading was so high. Recent extension in the Bentley Subglacial Trench might explain the phenomenon.
The next big problem is to understand the structure under the Thwaites and Pine Island glaciers, which lie closer to the coastline than the Bentley Subglacial Trench. These two glaciers have been described as the ‘weak underbelly’ of the ice sheet because surges in the ice flow there could theoretically cause the rapid disintegration of the entire West Antarctic ice sheet.
During the 2014-2015 Antarctic field season, another 10 seismic stations were deployed in the region. Together with seismometers set up by the British, they will map the underside of this key area from a geological point of view.
Source: Science 2.0: http://www.science20.com/

Antarctica

Source: USGS

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                              Zone de vêlage du Glacier de Pine Island (Crédit photo: NASA)

 

L’acidification des océans Arctique et Antarctique // Acidification of Arctic and Antarctic oceans

drapeau-francaisUne étude récente de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) montre que l’Océan Arctique et l’Océan Pacifique Nord, ainsi que les eaux antarctiques, s’acidifient plus vite qu’ailleurs dans le monde. L’étude, qui a analysé des mesures fournies par des milliers de stations à travers le monde, révèle que les eaux de ces océans s’acidifient plus rapidement car le dioxyde de carbone absorbé dans l’atmosphère se combine avec des sources naturelles de carbone transportées par les courants marins et maintenues par les basses températures dans ces régions du globe.
L’eau plus acide dissout plus facilement le carbonate de calcium grâce auquel de nombreuses espèces marines fabriquent leurs coquilles. Cet excès d’acidité de l’eau pourrait bouleverser les écosystèmes entiers et nuire indirectement à d’autres espèces importantes comme le saumon.
La nouvelle étude utilise les données de stations d’échantillonnage permettant d’évaluer les niveaux de saturation en aragonite dans les océans du monde entier. L’aragonite est une forme de carbonate de calcium présente dans l’eau de mer que de nombreuses créatures utilisent pour façonner leurs coquilles. Lorsque l’eau est saturée, elle contient une quantité maximale d’aragonite dissoute. Quand elle est sursaturée, elle contient d’un excès d’aragonite en suspension. Tous les océans du monde, à une profondeur de 50 mètres, sont normalement sursaturés en aragonite. Pourtant, les dernières mesures montrent que les niveaux de saturation en aragonite diminuent à l’échelle mondiale.
L’étude révèle qu’à des profondeurs inférieures à 100 mètres, les niveaux de saturation en aragonite ont diminué en moyenne de 0,4 pour cent par an entre la décennie 1989-1998 et la décennie 1998-2010. De faibles niveaux de saturation en aragonite ont été constatés dans l’Océan Pacifique Nord, à des latitudes supérieures à 50 degrés. À des profondeurs de 200 mètres et au-dessous, toutes les régions de cette partie du Pacifique où ont été effectuées les mesures ont montré une sous-saturation en aragonite.
En revanche, dans l’Océan Atlantique, on a constaté que les eaux étaient sursaturées en aragonite à des niveaux beaucoup plus profonds, grâce à une teneur inférieure en carbone résiduel en provenance d’organismes en décomposition.
L’Arctique, l’Antarctique et le Pacifique Nord sont vulnérables à l’acidification en grande partie à cause de leurs eaux froides qui retiennent le dioxyde de carbone. Ces régions, ainsi que quelques autres dans le monde, comme une zone au large de la côte africaine, sont plus vulnérables parce que les flux générés par les courants océaniques en perpétuel mouvement introduisent des eaux riches en dioxyde de carbone en provenance d’autres régions du monde, ce qui fait remonter des eaux plus anciennes vers la surface.
Source: NOAA.

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drapeau-anglaisA new National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) study shows that the Arctic Ocean and the northern Pacific Ocean, along with Antarctic waters, are acidifying faster than the rest of the world’s marine waters. The study, which analyzed measurements from thousands of monitoring stations across the globe, found these bodies acidified faster as carbon dioxide absorbed from the atmosphere combines with natural sources of carbon swept into them by marine currents and held fast by low temperatures.
The increasingly acidic water more easily dissolves the calcium carbonate from which many marine species make their shells. That could upend entire ecosystems, harming other important species, including salmon.
The new study uses data from sampling stations to evaluate aragonite saturation levels in oceans worldwide. Aragonite is a form of calcium carbonate that sea creatures use to build shells, is held in the water. When water is saturated, it holds the maximum amount of dissolved aragonite. When it is supersaturated, it holds excess suspended aragonite. All the world’s oceans, measured down to a depth of 50 meters, are supersaturated with aragonite. Still, those measurements show that aragonite saturation levels have slipped globally.
The study found that at depths shallower than 100 meters, aragonite saturation levels declined by an average rate of 0.4 percent a year from the decade 1989-1998 to the decade 1998-2010. Low levels of aragonite saturation were pronounced in the North Pacific Ocean at latitudes above 50 degrees north, according to the study. At depths of 200 meters and below, all the sections measured in that part of the Pacific showed undersaturated states for aragonite.
In contrast, the Atlantic Ocean was found to have aragonite-supersaturated waters down to much deeper levels, thanks to a lower level of lingering carbon from decaying organisms.
The Arctic, Antarctic and North Pacific are vulnerable to acidification in part because of their cold waters, which hold in carbon dioxide. Those regions, along with some other marine areas in the world, such as a region off the coast of Africa, are more vulnerable because the pattern of ever-moving ocean currents brings in carbon-dioxide-rich waters from elsewhere in the world and causes that older water to rise up to shallower levels closer to the surface.
Source : NOAA.

Aragonite copie

Source: NOAA.

Le trou dans la couche d’ozone // The hole in the ozone layer

drapeau francaisLa couche d’ozone est beaucoup moins populaire aujourd’hui qu’il y a quelques années, quand les chlorofluorocarbones étaient accusés de contribuer à son appauvrissement. Cependant, les scientifiques de la NASA et de la NOAA ont observé que le trou annuel dans la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique est plus grand que d’habitude en 2015 et qu’il s’est formé plus tard au cours des dernières années. Le trou d’ozone a atteint son maximum le 2 octobre 2015, avec une surface record pour la période 1991 – 2015. Cette grande taille a persisté tout au long du mois d’octobre, avec de nombreux records quotidiens. Au moment de son maximum il couvrait 28,2 millions de kilomètres carrés, soit une zone plus grande que le continent nord-américain. L’an dernier, le trou avait atteint son maximum le 11 septembre, avec 24,1 millions de kilomètres carrés.
L’appauvrissement de la couche d’ozone de l’Antarctique a été détecté pour la première fois au cours des années 1980. Le trou se forme et augmente en taille pendant les mois d’août et septembre en raison de la forte concentration de molécules de chlore et de brome dans la stratosphère. Ces molécules sont d’origine humaine et leur concentration dans l’atmosphère de la Terre a été en constante augmentation au début des années 1990.
Les scientifiques pensent que le trou s’est beaucoup agrandi cette année en raison des températures exceptionnellement froides et de la faible dynamique dans la stratosphère antarctique.
L’épaisseur minimale de la couche d’ozone (101 unités Dobson) a été enregistrée le 4 octobre. Avant l’agrandissement du trou d’ozone antarctique, les unités Dobson (utilisés pour mesurer la quantité d’ozone atmosphérique) variaient entre 250 et 350.
La couche d’ozone est extrêmement importante pour notre planète car elle nous protège des rayons ultraviolets qui peuvent provoquer le cancer de la peau, des cataractes, supprimer le système immunitaire et endommager les plantes. Cet effet sera particulièrement important dans tout l’Antarctique et l’hémisphère sud au cours des prochains mois.
Source: NASA et la NOAA.

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drapeau-anglaisThe hole in the ozone layer is far less popular today than a few years ago when chlorofluorocarbons were accused of contributing to its depletion. However, scientists from NASA and NOAA have observed that the annual Antarctic ozone hole is larger than usual in 2015 and that it formed later than in recent years. The ozone hole reached its maximum on October 2nd 2015, covering the fourth largest area in the period between 1991 and 2015. It remained large throughout the month, setting numerous daily records. At the time of its maximum it spread across 28.2 million square kilometres, which is an area larger than the North American continent. Last year, the hole peaked on September 11th, covering an area of 24.1 million square kilometres.
Depletion of the ozone layer above Antarctica was first detected during 1980s. The ozone hole forms and expands during the months of August and September due to high concentration of chlorine and bromine molecules in the stratosphere. These molecules are of man-made origin and their concentration in the Earth’s atmosphere was continually increasing during the early 1990s.
The scientists think this year’s hole expanded so much because of the unusually cold temperatures and weak dynamics in the Antarctic stratosphere this year.
The minimum thickness of the ozone layer at 101 Dobson units was recorded on October 4th. Before the Antarctic ozone hole developed, Dobson units (used to measure the overhead amount of atmospheric ozone) ranged between 250 and 350.
The ozone layer is extremely important to our planet, as it shields us from the dangerous ultraviolet radiation, which can cause skin cancer, cataracts, suppress immune systems and damage plants. This effect will be especially enhanced across Antarctica and the Southern Hemisphere over the coming months.
Source: NASA & NOAA.

Ozone

Image montrant les concentrations d’ozone au-dessus de l’Antarctique le 2 octobre 2015

(Source: NASA)

Poursuite du recul de la banquise arctique // The Arctic sea ice keeps receding

drapeau francaisLes dernières données satellitaires montrent que la banquise arctique continue à régresser. Son niveau en 2015 est le quatrième plus bas enregistré depuis le début des observations effectuées depuis l’espace dans les années 1980.
Les chercheurs de la NASA et du Centre National de Données sur la Neige et la Glace à l’Université du Colorado à Boulder ont relevé un minimum de 4,41 millions de kilomètres carrés le 11 septembre 2015. Cela représente environ 1 810 000 kilomètres carrés de moins que la moyenne minimale pour la période1981-2010.
Habituellement, la couverture minimale de la glace est liée à l’impact météorologique. Cependant, cette année, il semble que ce ne soit pas le cas car il n’y a pas eu d’événement météorologique majeur ou d’épisode météorologique de longue durée dans l’Arctique pendant l’été qui pourrait expliquer cette faible étendue de la glace, comme cela arrive fréquemment. Il a fait un peu plus chaud que l’an dernier dans certaines zones, mais il a aussi fait plus froid dans d’autres. En 2012, l’année avec la plus faible étendue de glace jamais enregistrée, l’Arctique a subi les assauts d’un puissant cyclone en août, ce qui a fracturé la couverture de glace et accéléré sa disparition.
D’une manière générale, le recul de la banquise s’est accéléré depuis 1996. Dix minima de surface couverte par la glace ont été observés au cours des 11 dernières années. La banquise, qui constituait autrefois un rempart quasiment infranchissable, est maintenant fragmentée en petits morceaux qui sont plus exposés aux eaux chaudes de l’océan. Dans le passé, la banquise arctique était comme une forteresse ; l’océan ne pouvait l’attaquer que sur les côtés alors que maintenant elle fond de l’intérieur.
On ne sait pas si cette année la présence d’El Niño a joué un rôle dans la fonte de la banquise de l’Arctique, même si les recherches ont établi un lien entre El Niño et l’étendue de la banquise autour de l’Antarctique. C’est probablement la raison pour laquelle la couverture de glace de l’Antarctique – qui se dirigeait vers une taille record pour 2015 – a chuté en dessous de son niveau normal vers la mi-août.
Pour valider les mesures satellitaires actuelles, l’opération IceBridge de la NASA – mission aérienne d’observation de la glace polaire – effectuera des survols de la banquise arctique à partir du 21 septembre.

La NASA a publié une vidéo en accéléré montrant les mouvements de la banquise dans l’Arctique entre janvier et la mi-septembre 2015:
https://www.youtube.com/watch?v=OpwM6PfcIbg&feature=youtu.be

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drapeau anglaisThe latest satellite data show the Arctic sea ice minimum extent of the year 2015 is the fourth lowest recorded since the beginning of the observations from space in the 1980s.
Researchers from NASA and the National Snow and Ice Data Center (NSIDC) at the University of Colorado at Boulder observed the annual minimum extent of 4.41 million square kilometres on September 11th, 2015. This number makes the minimum of 2015 about 1.81 million square kilometres lower than the minimum average in the period between 1981 – 2010.
Usually the low minimum ice extent is related to meteorological impact, however, this year it seems there has not been any major weather event or persistent weather pattern in the Arctic this summer that helped push the extent lower as often happens. It was a bit warmer in some areas than last year, but it was cooler in other places, too. 2012, the lowest year on record so far, was under the influence of a strong August cyclone that fractured the ice cover, accelerating its decline.
Generally speaking, decline of the sea ice coverage has accelerated since 1996. 10 lowest minimum extents have been observed during the last 11 years. The sea ice cap, which used to be a solid sheet of ice, now is fragmented into smaller floes that are more exposed to warm ocean waters. In the past, Arctic sea ice was like a fortress. The ocean could only attack it from the sides whereas now the ice pack melts from within.
It’s still uncertain if this year’s El Niño influenced the sea ice melting in the Arctic sea, although the research has established a strong link between.El Niño event and the sea ice cover extent around Antarctica. This is likely a good explanation why the growth of the Antarctic sea ice cover, which was climbing toward its yearly maximum extent through most of the 2015, has rapidly fallen below its normal levels during mid-August.
To validate current satellite measurements, NASA’s Operation IceBridge, an airborne survey of polar ice, will be carrying flights over sea ice across Arctic, as of September 21st.

NASA has released a time lapse video showing the movements of the ice in the Arctic between January and mid-September 2015:
https://www.youtube.com/watch?v=OpwM6PfcIbg&feature=youtu.be

Groenland-blog

« La banquise est maintenant fragmentée en petits morceaux… »  (Photo: C. Grandpey)