La vapeur d’eau de l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai // Water vapour from the Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai eruption

Lorsque le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (archipel des Tonga) est entré en éruption le 15 janvier 2022, il a envoyé des ondes de choc dans l’atmosphère ainsi que des vagues de tsunami à travers notre planète. Des études ont montré que les effets de l’éruption ont également atteint l’espace, provoquant un événement météorologique spatial majeur.
Les scientifiques de la NASA nous apprennent aujourd’hui que le volcan a émis une quantité colossale de vapeur d’eau dans l’atmosphère, avec probablement des effets notables sur la température de la Terre.
Selon la NASA, l’éruption du 15 janvier a envoyé non seulement des cendres dans la stratosphère, mais aussi suffisamment de vapeur d’eau pour remplir 58 000 piscines olympiques. Les scientifiques expliquent que l’événement a battu « tous les records » d’injection de vapeur d’eau depuis que les satellites ont commencé à enregistrer ce type de données.
Le Microwave Limb Sounder à bord du satellite Aura de la NASA, qui mesure les gaz dans l’atmosphère, a découvert que l’explosion avait envoyé quelque 146 téragrammes d’eau dans la stratosphère, entre environ 13 et 53 kilomètres au-dessus de la surface de la planète. Un téragramme (Tg) équivaut à 10 12 grammes ou 10 9 kilogrammes. Cette énorme quantité de vapeur a augmenté la quantité totale d’eau dans la stratosphère d’environ 10 %. C’est près de quatre fois la quantité de vapeur d’eau entrée dans la stratosphère au moment de l’éruption du Pinatubo en 1991 aux Philippines. Les scientifiques expliquent que le panache, qui a éclipsé la puissance de la bombe atomique d’Hiroshima, pourrait affecter temporairement la température sur Terre.
Depuis que la NASA a commencé à effectuer des mesures il y a 18 ans, seules deux autres éruptions, celle du Kasatochi en Alaska en 2008 et du Calbuco en 2015 au Chili, ont envoyé des quantités importantes de vapeur d’eau à des altitudes aussi élevées. Dans les deux cas, les nuages de vapeur d’eau se sont rapidement dissipés; aucun de ces événements n’est comparable à l’énorme quantité d’eau libérée par l’éruption aux Tonga.
On sait que de puissantes éruptions volcaniques peuvent refroidir la température à la surface de la Terre car les cendres réfléchissent la lumière du soleil. L’éruption des Tonga marque un contraste saisissant, car la vapeur d’eau qu’elle a libérée est capable de piéger la chaleur. Selon les chercheurs, il pourrait s’agir de la première éruption volcanique à avoir un impact sur le climat, non pas par le refroidissement causé par les aérosols, mais par le réchauffement de la surface causé par la vapeur d’eau.
Les scientifiques ajoutent que cette vapeur d’eau pourrait rester dans la stratosphère pendant plusieurs années, aggravant au passage l’appauvrissement de la couche d’ozone et augmentant les températures de surface. L’eau pourrait même rester pendant des décennies, sans avoir toutefois d’effets permanents.
On pense que la caldeira du volcan sous-marin, une dépression d’environ 150 mètres de profondeur, est à l’origine de ce phénomène exceptionnel. Si la caldeira avait été moins profonde, l’eau de mer n’aurait pas été assez chaude pour expliquer une telle quantité de vapeur d’eau; si elle avait été plus profonde, la trop grande pression exercée par l’eau de mer aurait atténué le souffle de l’explosion.
Source : CBS News.

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When the Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai volcano (Tonga archipelago) erupted on January 15th, 2022, it sent atmospheric shock waves and tsunami waves around the world. Studies have shown that he effects of the eruption also reached space, causing a major space weather event.

NASA scientists now inform us that the volcano spewed an unprecedented amount of water vapour into the atmosphere, and this will likely have noticeable effects on Earth’s temperatures.

The January 15th eruption sent not only ash into the stratosphere, but also enough water vapor to fill 58,000 Olympic-sized swimming pools, according to NASA. Scientists explain it broke « all records » for the injection of water vapour since satellites began recording such data.

The Microwave Limb Sounder instrument on NASA’s Aura satellite, which measures atmospheric gases, found the blast delivered roughly 146 teragrams of water to the stratosphere, between about 13 and 53 kilometers above the planet’s surface. One teragram equals a trillion grams, and that extreme quantity increased the total amount of water in the stratosphere by about 10% . This is nearly four times the amount of water vapour estimated to enter the stratosphere from the 1991 Mount Pinatubo eruption in the Philippines. Scientists say that the unprecedented plume, which dwarfed the power of the Hiroshima atomic bomb, could temporarily affect Earth’s global average temperature.

Since NASA began taking measurements 18 years ago, only two other eruptions, the 2008 Kasatochi eruption in Alaska and the 2015 Calbuco eruption in Chile, sent substantial amounts of water vapour to such high altitudes. Both dissipated quickly; neither of those events compare to the huge amount of water released by the Tonga event.

Powerful volcanic eruptions usually cool surface temperatures on Earth because the resulting ash reflects sunlight. However, the Tonga eruption marks a stark contrast, because the water vapour it released can trap heat. According to the researchers, it may be the first volcanic eruption observed to impact climate not through surface cooling caused by volcanic sulfate aerosols, but rather through surface warming.

Experts say this water vapour could remain in the stratosphere for several years, potentially temporarily worsening the depletion of the ozone layer and increasing surface temperatures. The water could even remain for decades, but it should not have permanent effects.

Experts point to the underwater volcano’s caldera, a basin-shaped depression that is about 150 meters deep, as the reason for the record-breaking eruption. If the caldera was shallower, the seawater would not have been hot enough to account for the water vapour measurements, and if it was any deeper, intense pressures could have muted the blast.

Source: CBS News.

Image satellite de l’énorme panache généré par l’éruption du 15 janvier 2022 (Source: NASA)

Capture du CO2 en Islande (suite) // CO2 removal in Iceland (continued)

L’Islande est bien connue pour ses efforts de capture du dioxyde de carbone. Dans plusieurs notes sur ce blog (17 juin 2016 ; 26 avril, 22 mai 2021, 5 octobre 2021, par exemple), j’ai décrit le projet CarbFix, situé à côté d’une centrale géothermique à l’extérieur de Reykjavik. L’objectif du projet est d’injecter du CO2 sous terre et de le stocker dans le basalte.
Le 9 septembre 2021, la société suisse Climeworks a mis en service 96 turbines à la centrale Orca. Un dirigeant de l’entreprise a expliqué que dès que les turbines sont actionnées, chaque tonne de CO2 absorbée aide à lutter contre le réchauffement climatique.
En 2022, une nouvelle usine en Islande captera 36 000 tonnes de dioxyde de carbone directement dans l’atmosphère, ce qui décuplera la capture du carbone dans l’air à la centrale géothermique de Hellisheiði. Baptisée Mammoth, la nouvelle installation s’ajoute aux 4 000 tonnes déjà capturées par l’usine Orca, qui a commencé a être opérationnelle en septembre 2021.
La centrale de Hellisheiði est la troisième plus grande centrale géothermique au monde. Depuis 2012, le projet Carbfix capture le dioxyde de carbone directement à partir des émissions de la centrale, en collaboration avec Climeworks (voir ci-dessus). Une fois capturé, le dioxyde de carbone est dissous dans l’eau, injecté dans le sol et transformé en pierre, ce qui l’élimine définitivement de l’atmosphère. En effectuant une capture du CO2 directement dans l’atmosphère, Orca et Mammoth, participent directement à la lutte contre le changement climatique.
Climeworks conduit actuellement des projets pilotes dans le monde entier afin de détecter d’autres sites susceptibles d’accueillir sa technologie de capture du carbone.
Le dernier rapport du GIEC montre que le captage et le stockage du CO2 de l’atmosphère font partie de la plupart des scénarios visant à limiter le réchauffement climatique à 1,5°C d’ici 2100. Le rapport indique que pour atteindre cet objectif, 310 gigatonnes de CO2 devront être retirées de l’atmosphère à cette échéance, d’où l’importance des projets islandais.
Source : médias d’information islandais.

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Iceland has long been famous for its efforts to capture carbon dioxide. In several posts on this blog (June 17th, 2016; April 26th, May 22nd, 2021, October 5th, 2021, for instance), I told about the Icelandic CarbFix project, located next to a geothermal power plant outside Reykjavik. The goal of the project was to inject CO2 underground and store it into basalt bedrock.

On September 9th, 2021, the Swiss company Climeworks started operating 96 fans at the plant Orca powered by a nearby geothermal plant. A company executive explained that as soon as the fans were on, every ton of CO2 that is removed would help fight global warming.

In 2022, a new plant in Iceland will capture 36,000 tonnes of carbon dioxide directly out of the atmosphere, increasing the direct air carbon capture at Hellisheiði Power Station tenfold. Named Mammoth, the new facility adds to the existing 4,000 tonnes captured by the plant Orca, which commenced operations at the same location in September 2021.

Hellisheiði Power Station is the world’s third-largest geothermal power plant. Since 2012, the Carbfix project has been capturing carbon dioxide directly from the plant’s emissions, in collaboration with Climeworks. Once captured, the carbon dioxide is dissolved in water, pumped into the ground, and turned to stone, thus permanently removing it from the atmosphere. Orca and Mammoth, however, capture carbon directly from the atmosphere, making them key technologies in the fight against climate change.

Climeworks is currently running pilot projects around the world to determine other suitable locations for their carbon capture technology.

The IPCC’s latest report shows that in addition to significant reductions in emissions, the capture and storage of CO2 from the atmosphere is a necessary component of most scenarios limiting global warming to 1.5°C by 2100. The report states that to reach this goal, up to 310 gigatonnes of CO2 must be captured from the atmosphere by that time. Hence the importance of the Icelandic projects.

Source: Icelandic news media.

Crédit photo: Climeworks

Concentrations record de méthane dans l’atmosphère // Record methane concentrations in the atmosphere

Quand on parle de gaz à effet de serre on pense avant tout au dioxyde de carbone (CO2), le gaz carbonique dont les concentrations sont en hausse constante dans l’atmosphère. Je diffuse régulièrement les relevés effectués en haut du Mauna Loa à Hawaii ainsi que la Courbe de Keeling qui les accompagne.

A côté du dioxyde de carbone, le méthane (CH4) contribue largement au réchauffement climatique. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) vient d’indiquer que la concentration atmosphérique de méthane a atteint un nouveau record et que l’augmentation de ce gaz dans l’atmosphère a été de 17 ppb (parties par milliard), soit la plus forte hausse annuelle enregistrée depuis le début des mesures en 1983. En 2020, l’augmentation était de 15 ppb, et constituait déjà un record.

On peut lire sur l’excellent site web global-climat que le méthane est généré par la production, le transport et l’utilisation de combustibles fossiles, mais aussi par la décomposition des matières organiques dans les zones humides et comme sous-produit de la digestion des ruminants dans l’agriculture. Sans oublier les quantités phénoménales liées au dégel du pergélisol arctique. L’une des principales sources d’émissions de méthane d’origine humaine est l’industrie pétrolière et gazière.

La durée de vie du méthane dans l’atmosphère est beaucoup plus courte que celle du dioxyde de carbone – une dizaine d’années pour le CH4 contre une centaine pour le CO2 – mais le méthane est environ 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour piéger la chaleur dans l’atmosphère. Ainsi, sur une échelle de 20 ans, l’effet de réchauffement du CH4 est environ 80 fois fois supérieur à celui du CO2.

Lors de la COP26 à Glasgow en 2021, les participants se sont mis d’accord sur une promesse de réduction des émissions de méthane de 30 % d’ici à 2030. Promesse oui, mais non contraignante!

On estime qu’environ 30 % du méthane provient de la production de combustibles fossiles. La réduction des émissions de méthane pourrait contribuer à réduire plus rapidement le réchauffement climatique qu’une stratégie basée uniquement sur le dioxyde de carbone.

Pendant ce temps, les niveaux de dioxyde de carbone ont continué à augmenter à des taux historiquement élevés. Selon la NOAA, la moyenne mondiale de la concentration de dioxyde de carbone en surface en 2021 était de 414,7 ppm, soit une augmentation de 2,66 ppm par rapport à la moyenne de 2020. Si l’on combine les émissions de CO2 à celles du méthane (CH4) et du protoxyde d’azote (NO2), on se rend vite compte que les émissions globales de gaz à effet de serre provenant de l’énergie ont atteint un niveau record en 2021.

Les sources biologiques de méthane – telles que les zones humides – sont un facteur important d’augmentation du méthane depuis 2006. A cela s’ajoute l’accélération du dégel du pergélisol qui continue à accroître l’étendue de ces zones humides. Cette situation est préoccupante car elle pourrait signaler une boucle de rétroaction causée par une augmentation des pluies sur les zones humides tropicales, qui à son tour génère encore plus de méthane, un cycle qui échapperait largement au contrôle de l’homme.

En outre, les émissions globales de méthane du secteur de l’énergie sont massivement sous-déclarées. L’Agence Internationale de l’Energie estimait en février 2022 qu’elles sont supérieures d’environ 70 % à la quantité officiellement déclarée par les gouvernements nationaux.

L’Engagement mondial en matière de méthane, lancé en novembre par plus de 110 pays lors de la conférence COP26 à Glasgow, a marqué un important pas en avant. Il y a tout de même un bémol : sur les cinq pays ayant les émissions de méthane les plus importantes de leurs secteurs énergétiques – la Chine, la Russie, les États-Unis, l’Iran et l’Inde – seuls les États-Unis font partie de l’Engagement.

Source : global-climat.

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When we talk about greenhouse gases, we think above all of carbon dioxide (CO2) whose concentrations are constantly rising in the atmosphere. I regularly release the readings taken on Mauna Loa in Hawaii as well as the Keeling Curve that accompanies them.
Alongside carbon dioxide, methane (CH4) contributes significantly to global warming. The National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) has just indicated that the atmospheric concentration of methane has reached a new record and that the increase in this gas in the atmosphere has been 17 ppb (parts per billion), the most significant annual increase recorded since the beginning of the measurements in 1983. In 2020, the increase was 15 ppb, and was already a record.
We can read on the excellent global-climat website that methane is generated by the production, transport and use of fossil fuels, but also by the decomposition of organic matter in wetlands and is a by-product of digestion of ruminants in agriculture. Not to mention the huge quantities linked to the thawing of the Arctic permafrost. One of the main sources of man-made methane emissions is the oil and gas industry.
The lifetime of methane in the atmosphere is much shorter than that of carbon dioxide – about ten years for CH4 compared to a hundred for CO2 – but methane is about 25 times more potent than carbon dioxide to trap heat in the atmosphere. Thus, on a 20-year scale, the warming effect of CH4 is about 80 times greater than that of CO2.
At COP26 in Glasgow in 2021, participants agreed on a promise to reduce methane emissions by 30% by 2030. A promise OK, but not binding!
It is estimated that around 30% of methane comes from the production of fossil fuels. Reducing methane emissions could help reduce global warming faster than a strategy based on carbon dioxide alone.
Meanwhile, carbon dioxide levels have continued to rise at historically high rates. According to NOAA, the global average surface carbon dioxide concentration in 2021 was 414.7 ppm, an increase of 2.66 ppm from the 2020 average. If we combine CO2 emissions to those of methane (CH4) and nitrous oxide (NO2), we quickly realize that global greenhouse gas emissions from energy have reached a record level in 2021.
Biological sources of methane – such as wetlands – have been a major contributor to the increase in methane since 2006. Added to this is the acceleration of permafrost thawing which continues to increase the extent of these wetlands. This situation is concerning because it could signal a feedback loop caused by increased rainfall over tropical wetlands, which in turn generates even more methane, a cycle that is largely beyond human control.
In addition, overall methane emissions from the energy sector are massively underreported. The International Energy Agency estimated in February 2022 that they are about 70% higher than the amount officially declared by national governments.
The Global Methane Commitment, launched in November by more than 110 countries at the COP26 conference in Glasgow, marked an important step forward. There is still a downside: of the five countries with the highest methane emissions from their energy sectors – China, Russia, the United States, Iran and India – only the United States are part of the Commitment.
Source: global-climat.

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Evolution des concentrations de CH4 et de CO2 dans l’atmosphère : des courbes qui font froid dans le dos!

 

Eruption aux Tonga et les perturbations ionosphériques // Tonga eruption and ionospheric disturbances

Plusieurs études ont confirmé récemment que l’éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai aux Tonga le 15 janvier 2022 a provoqué des perturbations à grande échelle dans l’atmosphère terrestre.
En utilisant les données enregistrées par plus de 5 000 récepteurs GNSS – Global Navigation Satellite System – situés à travers le monde, les scientifiques de l’Observatoire Haystack du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et leurs collègues de l’Université arctique de Norvège ont observé des preuves d’ondes atmosphériques générées par les éruptions et de leurs empreintes ionosphériques à 300 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, et cela pendant une longue période. Ces ondes atmosphériques ont été actives pendant au moins quatre jours après l’éruption et ont fait trois fois le tour du globe. Les perturbations ionosphériques sont passées au-dessus des États-Unis six fois, d’abord d’ouest en est, puis en sens inverse.
Cette éruption a été extraordinairement puissante et a libéré une énergie équivalente à 1 000 bombes atomiques de Hiroshima. Les scientifiques savent que les éruptions volcaniques te type explosif et les séismes peuvent déclencher une série d’ondes influant sur la pression atmosphérique, y compris des ondes acoustiques, qui peuvent perturber la haute atmosphère à plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de l’épicentre. Au-dessus de l’océan, ces ondes peuvent déclencher des vagues de tsunami, et donc des perturbations dans la haute atmosphère. L’impact de l’éruption aux Tonga a surpris les scientifiques, notamment par son étendue géographique et sa durée de plusieurs jours. L’étude de ces ondes a permis de nouvelles découvertes quant à la façon dont les ondes atmosphériques et l’ionosphère sont connectées.
Une nouvelle étude, menée par des chercheurs du MIT Haystack Observatory et de l’Arctic University of Norway, a été publiée le 23 mars 2022 dans la revue Frontiers in Astronomy and Space Sciences. Les auteurs pensent que les perturbations atmosphériques sont un effet des ondes de Lamb ; ces ondes, ainsi appelées d’après le mathématicien Horace Lamb, se déplacent à la vitesse du son sans grande réduction de leur amplitude. Bien qu’elles soient principalement situées près de la surface de la Terre, ces ondes peuvent échanger de l’énergie avec l’ionosphère de manière complexe. La nouvelle étude précise que « la présence dominante des ondes de Lamb a déjà été signalée lors de l’éruption du Krakatau en 1883 et à d’autres occasions. L’étude fournit pour la première fois une preuve substantielle de leurs empreintes de longue durée dans l’ionosphère à l’échelle de la planète. »
Grâce au financement de la National Science Foundation, le Haystack Observatory concentre les observations du réseau GNSS mondial pour étudier quotidiennement des informations importantes depuis 2000. Une forme particulière de météo spatiale, causée par des ondes ionosphériques appelées perturbations ionosphériques itinérantes – Traveling Ionospheric Disturbances (TID) – est souvent favorisée par des processus comprenant des apports soudains d’énergie du soleil, des conditions météorologiques terrestres et des perturbations d’origine humaine.
Selon l’étude, seules les tempêtes solaires intenses sont connues pour produire une propagation de TID dans l’espace pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours. Les éruptions volcaniques et les séismes ne produisent normalement des perturbations ionosphériques que sur des milliers de kilomètres. En détectant ces importantes perturbations ionosphériques induites dans l’espace par les éruptions sur de très longues distances, les chercheurs ont découvert non seulement la génération d’ondes de Lamb et leur propagation globale sur plusieurs jours, mais aussi un nouveau processus physique fondamental.
Source:Massachusetts Institue of Technology (MIT).

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The recent eruption of Tonga’s Hunga Tonga–Hunga Ha‘apai volcano on January 15th, 2022 was recently confirmed to have causeded large-scale disturbances in the Earth’s atmosphere.

Using data recorded by more than 5,000 Global Navigation Satellite System (GNSS) ground receivers located around the globe, MIT Haystack Observatory scientists and their international partners from the Arctic University of Norway have observed substantial evidence of eruption-generated atmospheric waves and their ionospheric imprints 300 kilometers above the Earth’s surface over an extended period. These atmospheric waves were active for at least four days after the eruption and circled the globe three times. Ionospheric disturbances passed over the United States six times, at first from west to east and later in reverse.

This volcanic event was extraordinarily powerful, releasing energy equivalent to 1,000 Hiroshima atomic bombs. Scientists have known that explosive volcanic eruptions and earthquakes can trigger a series of atmospheric pressure waves, including acoustic waves, that can perturb the upper atmosphere a few hundred kilometers above the epicenter. When over the ocean, they can trigger tsunami waves, and therefore upper-atmospheric disturbances. Results from this Tonga eruption have surprised this international team, particularly in their geographic extent and multiple-day durations. These discoveries ultimately suggest new ways in which the atmospheric waves and the global ionosphere are connected.

A new study, led by researchers at MIT Haystack Observatory and the Arctic University of Norway, was published on March 23rd, 2022 in the journal Frontiers in Astronomy and Space Sciences. The authors believe the disturbances to be an effect of Lamb waves; these waves, named after mathematician Horace Lamb, travel at the speed of sound without much reduction in amplitude. Although they are located predominantly near Earth’s surface, these waves can exchange energy with the ionosphere through complex pathways. As stated in the new study, “prevailing Lamb waves have been reported before as atmospheric responses to the Krakatoa eruption in 1883 and other occasionss. This study provides substantial first evidence of their long-duration imprints up in the global ionosphere.”

Under National Science Foundation support, Haystack has been assembling global GNSS network observations ton a daily basis since 2000. A particular form of space weather, caused by ionospheric waves called traveling ionospheric disturbances (TIDs), are often excited by processes including sudden energy inputs from the sun, terrestrial weather, and human-made disturbances.

According to the study, only severe solar storms are known to produce TID global propagation in space for several hours, if not for days. Volcanic eruptions and earthquakes normally yield ionospheric disturbances only within thousands of kilometers. By detecting these significant eruption-induced ionospheric disturbances in space over very large distances, the researchers found not only generation of Lamb waves and their global propagation over several days, but also a fundamental new physical process.

Source: Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Perturbations ionosphériques itinérantes (TID) après l’éruption des Tonga, mesurées à partir des réseaux GNSS de récepteurs. L’axe horizontal indique le temps ; l’axe vertical indique la distance. Les TID se propagent à la fois vers le nord et vers le sud à partir des Tonga. L’antipode de l’éruption se situe en Afrique du Nord, à environ 21 000 km des Tonga. Les TID ont mis 17 à 18 heures pour atteindre l’antipode et le même temps pour revenir aux Tonga le lendemain. (Source: Hayward Observatory).

Traveling ionospheric disturbances (TID) following the Tonga eruption, as measured from the GNSS networks of receivers. The horizontal axis shows time; the vertical axis shows distance. TIDs are propagating both northward and southward from Tonga. The eruption antipode is in North Africa, approximately 21,000 km away from Tonga. TIDs took 17-18 hours to reach the antipode and the same time to return to Tonga on the next day. (Source: Hayward Observatory).