Les volcans et l’atmosphère infernale de Vénus // Volcanoes and Venus’ hellish atmosphere

Selon une étude publiée dans le Planetary Science Journal au début de l’année 2022, le volcanisme à grande échelle qui a recouvert de lave 80% de la surface de Vénus a probablement été le facteur décisif qui a fait passer la planète d’un monde humide et doux à une atmosphère sulfurique irrespirable.
La température de surface sur Vénus est d’environ 464 degrés Celsius, et il y a une pression de 90 atmosphères sous les nuages de dioxyde de carbone où se mêle l’acide sulfurique. Souvent considérée comme la « jumelle maléfique » de la Terre, Vénus est victime d’un effet de serre incontrôlable, probablement amplifié par la proximité de la planète avec le Soleil, ce qui signifie qu’elle reçoit plus de chaleur.
Cependant, il y a de plus en plus de preuves que Vénus a probablement été autrefois – et plus récemment qu’on le pense – un monde tempéré assez semblable à celui que nous connaissons sur Terre. Ce sont les scientifiques du Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland qui ont développé cette nouvelle approche de Vénus. Dans leur dernier article, ils affirment que c’est probablement le volcanisme de Vénus qui a chamboulé l’atmosphère de la planète en y envoyant de grandes quantités de dioxyde de carbone.
Dans les années 1990, le vaisseau spatial Magellan de la NASA a cartographié la surface de Vénus, invisible autrement car elle est obscurcie par l’atmosphère dense de la planète. La mission a découvert qu’une grande partie de la surface était recouverte de basalte d’origine volcanique. C’est le résultat de dizaines de milliers, voire de centaines de milliers d’années d’un volcanisme intense qui s’est produit à un moment donné au cours du dernier milliard d’années. En particulier, plusieurs de ces éruptions sont survenues en l’espace d’un million d’années, et chacune a recouvert de lave des centaines de milliers de kilomètres carrés. Ces éruptions ont probablement envahi l’atmosphère de Vénus d’une telle quantité de dioxyde de carbone qu’elle n’a pas pu l’absorber. Les océans existants se sont évaporés, ce qui a ajouté de l’humidité à l’atmosphère, et comme la vapeur d’eau est aussi un gaz à effet de serre, cela a accéléré l’effet de serre existant. Au fil du temps, l’eau s’est perdue dans l’espace, mais le dioxyde de carbone est resté et a donné naissance au monde inhospitalier qui existe aujourd’hui.
La fréquence à laquelle des événements volcaniques de grande ampleur se sont produits sur Terre, avec la formation de grandes provinces ignées, signifie que plusieurs de ces événements ont pu se produire sur Vénus en l’espace d’un million d’années. La Terre elle-même a connu des événements similaires, avec des « super-éruptions » qui ont entraîné des événements d’extinction de masse au cours des derniers 500 millions d’années. Par exemple, l’extinction massive de l’ère du Dévonien supérieur il y a 370 millions d’années a été attribuée par certains au super-volcanisme dans ce qui est aujourd’hui la Russie et la Sibérie, en même temps qu’à une autre éruption majeure en Australie. L’extinction massive du Trias-Jurassique est largement imputée à la formation de la plus grande des provinces ignées sur Terre, la Province Magmatique de l’Atlantique Central, il y a 200 millions d’années. Même la mort des dinosaures il y a 65 millions d’années peut avoir été causée à la fois par un astéroïde et par une super éruption dans les Trapps du Deccan en Inde.
Pour des raisons encore inconnues, des événements volcaniques semblables sur Vénus ont été beaucoup plus répandus et ont provoqué un effet de serre qui a transformé la planète. Dans le même temps sur Terre, le cycle carbone-silicate qui joue le rôle de thermostat naturel de la planète, avec échange du dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre entre le manteau et l’atmosphère pendant des millions d’années, a pu empêcher la Terre de devenir comme Vénus.
Deux futures missions de la NASA tenteront de répondre à certaines questions : la mission DAVINCI visant à étudier les gaz sur Vénus, sera suivie de VERITAS – Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy – au début des années 2030. La mission EnVision de l’Agence Spatiale Européenne devrait débuter dans les années 2030, tandis que la Chine a proposé une possible mission VOICE qui atteindrait Vénus en 2027 pour étudier l’atmosphère et la géologie de la planète. L’un des principaux objectifs de DAVINCI est d’étudier l’histoire de l’eau sur Vénus ainsi que le moment où elle a pu disparaître. Cela fournira un aperçu de la façon dont le climat de Vénus a changé au fil du temps.
Source : Space.com.

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According to a study published in the Planetary Science Journal early in 2022, massive global volcanism that covered 80% of Venus’ surface in lava may have been the deciding factor that transformed Venus from a wet and mild world into the suffocating, sulfuric planet that it is today.

The surface temperature on Venus is about 464 degrees Celsius, and there is a pressure of 90 atmospheres underneath the dense clouds of carbon dioxide laced with sulfuric acid. Often decried as Earth’s « evil twin, » Venus is a victim of a runaway greenhouse effect, probably amplified by Venus’ proximity with the Sun, which means it is receiving more heat.

However, there is growing evidence that Venus could have once been a temperate world somewhat similar to Earth, perhaps more recently than expected.

Scientists at NASA’s Goddard Space Flight Center in Maryland, have developed this new vision of Venus. In their latest paper, they argue that Venus’ volcanism could have ultimately been what pushed the planet over the edge by sending vast amounts of carbon dioxide billowing into Venus’ atmosphere.

In the 1990s, NASA’s Magellan spacecraft mapped the surface of Venus, which is otherwise obscured by the planet’s dense atmosphere, and found that much of the surface was covered in volcanic basalt rock. This is the result of tens of thousands, if not hundreds of thousands of years’ worth of massive volcanism that occurred at some point in the past billion years. In particular, several of these events coming in the space of a million years, and each covering hundreds of thousands of square kilometers in lava, could have endowed Venus’ atmosphere with so much carbon dioxide that the climate was unable to cope. Existing oceans boiled away, adding moisture to the atmosphere, and because water vapour is also a greenhouse gas, it accelerated the greenhouse effect. Over time, the water was lost to space, but the carbon dioxide, and the inhospitable world, remained.

The frequency with which massive volcanic events forming large igneous provinces have occurred on Earth implies that it is likely that several such events could have occurred on Venus within a million years. Earth itself has had some similar events, with « super-volcanoes » which have been connected to numerous mass-extinction events over the past half-a-billion years. For example, the Late Devonian era mass extinction 370 million years ago has been attributed by some to super-volcanism in what is now Russia and Siberia, as well as to a separate super-volcanic eruption in Australia. The Triassic–Jurassic mass extinction is widely blamed on the formation of the biggest of Earth’s large igneous provinces, the Central Atlantic Magmatic Province, 200 million years ago. Even the death of the dinosaurs 65 million years ago may have been caused both by an asteroid strike and super-volcanism in the Deccan Traps in India.

For unknown reasons, similar volcanic events on Venus were much more widespread and instigated a runaway greenhouse effect that transformed the planet. Meanwhile on Earth, the carbon-silicate cycle that acts as the planet’s natural thermostat, exchanging carbon dioxide and other greenhouse gases between the mantle and the atmosphere over millions of years, was able to prevent Earth from following the same path as Venus.

Two future NASA missions will endeavour to answer some of these questions. the DAVINCI mission aimed at studying gases on Venus, will be followed by VERITAS – Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy – in the early 2030s. The European Space Agency’s EnVision mission also targets launch sometime in the 2030s, while China has proposed a possible mission called VOICE that would reach Venus in 2027 to study the planet’s atmosphere and geology. A primary goal of DAVINCI is to narrow down the history of water on Venus and when it may have disappeared, providing more insight into how Venus’ climate has changed over time.

Source: Space.com.

Image composite de Vénus réalisée à partir des données fournies par les sondes Magellan et Pioneer Venus Orbiter (Source: NASA)

Reconstitution en trois dimensions du Maat Mons, l’un des principaux volcans sur Vénus avec ses quelque 8 km de hauteur (Source: NASA)

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!