Séismes et glaciers en Alaska // Earthquakes and glaciers in Alaska

Le 28 février 1979, un séisme de M 7.7 a secoué les Chugach Mountains et la région du Mont Saint-Elias dans la partie méridionale de l’Alaska. Les géologues pensent que  l’événement a été provoqué par des mouvements tectoniques complexes dans cette région où se rencontrent les plaques Pacifique et nord-américaine. Aujourd’hui, les scientifiques étudient un autre élément susceptible d’avoir un effet sur l’activité sismique de la région: la fonte des glaciers.
Les chercheurs du Goddard Space Flight Center de la NASA et de l’USGS ont cherché à savoir si les fluctuations glaciaires avaient une relation avec les séismes enregistrés dans les environs des glaciers Malaspina et Bering, au sud du Parc national Wrangell-St. Elias et au nord de Yakutat. Une étude datant de 2004 a conclu que si les plaques tectoniques jouent le rôle le plus important dans le déclenchement des séismes majeurs, les mouvements des glaciers proches de ces sites peuvent également avoir un impact.
De 1993 à 1995, le glacier de Béring a avancé rapidement au cours d’une surge glaciaire. Au cours des cinq années qui ont suivi cette surge, la masse de glace nouvellement accumulée a reculé et s’est amincie sous l’effet de la hausse des températures. Lorsque la glace s’est épaissie pendant la surge glaciaire, le nombre de séismes a diminué dans la région. Par contre, quand elle s’est amincie, le nombre de petits séismes a augmenté, avec des événements de M 1 à M 2 sur l’échelle de Richter.
Les chercheurs ont également calculé la pression accumulée sous les glaciers dans la région de Icy Bay, entre les glaciers de Béring et Malaspina, de 1899 à 1979. La masse imposante d’un glacier peut contribuer à la stabilité de la région, mais une fois la fonte démarrée, les plaques tectoniques sont plus libres de leurs mouvements et peuvent créer des frottements sous la surface. Entre 1899 et 1979, les glaciers ont perdu assez de glace pour que la perte de poids en surface ait contribué au séisme de la région du Mont St. Elias.
Le sud de l’Alaska est un lieu unique pour étudier ce type d’interactions entre séismes et glaciers. En effet, il y a très peu d’endroits dans le monde où la fonte rapide d’une masse de glace interagit avec des plaques tectoniques qui se trouvent à des dizaines de kilomètres sous la surface de la Terre.
Dans une étude publiée en 2008, deux chercheurs de  l’Alaska Earthquake Center (Université de l’Alaska à Fairbanks) ont constaté qu’entre 2002 et 2006, le nombre de petits mouvements tectoniques dans la région de Icy Bay avait augmenté par rapport à l’activité sismique entre 1988 et 1992. Ils ont émis l’hypothèse que cela était dû à une augmentation significative de la perte de glace en 2002-2006.
Un certain nombre d’événements glaciaires tels que la formation de crevasses, le vêlage et le déplacement sur la roche sous-jacente peuvent provoquer des séismes, mais ils ne sont pas liés aux mouvements tectoniques.
Source: Alaska Dispatch News.

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On February 28th, 1979, an M 7.7 earthquake shook the Chugach and St. Elias mountains in Southcentral Alaska. The event is believed by geologists to be the result of complex tectonic movements in the area, where the vast Pacific and North American plates meet and accumulate pressure. Now, scientists are studying another element that may also influence the region’s seismic activity: glacial melting.

Researchers with NASA’s Goddard Space Flight Center and the U.S. Geological Survey sought to find out if glacial fluctuations had any relation to earthquakes in the area around the Malaspina and Bering glaciers, south of the Wrangell-St. Elias National Park and north of Yakutat. While their 2004 study concluded that moving tectonic plates had the largest role in major earthquakes, they also acknowledged that ice movements close to these sites may have also had an impact.

From 1993 to 1995, the Bering glacier advanced rapidly in a movement known as a glacial surge. In the five years that followed the surge, the newly-formed mass of ice retreated and thinned, a response to warming temperatures. When the ice thickened during the surge, the number of earthquakes decreased in the region. During the thinning, the number of small quakes increased, hovering around M 1 to M 2 on the Richter scale.

The researchers also calculated the amount of pressure that would have built up under the glaciers in the Icy Bay region, between the Bering and Malaspina glaciers, from 1899 to 1979. The large mass of a glacier can help keep things stable, but once that melts away, the tectonic plates are freer to move and create friction beneath the surface. Between 1899 and 1979, the glaciers lost enough ice for the weight loss to have contributed to the St. Elias earthquake.

Southern Alaska is a unique location to study these type of interactions: few places have a rapidly melting mass interacting with plates tens of kilometres beneath the Earth’s surface.

In a later study released in 2008, two researchers from the Alaska Earthquake Center at the University of Alaska Fairbanks, found that between 2002 and 2006, the number of small tectonic movements in the Icy Bay region increased when compared to the seismic rate between 1988 and 1992. They hypothesized that this was due to a significant increase in the rate of ice wastage in 2002-2006.

A variety of glacial activities such as crevassing, calving and moving along the underlying rock trigger earthquakes but these are not related to tectonic movements.

Source: Alaska Dispatch News.

 Partie méridionale de l’Alaska, avec glaciers Bering et Malaspina, et Icy Bay entre les deux glaciers (Google Maps)

Glacier de Béring (Crédit photo : Wikipedia)

Vue du massif du Mont St Elias (Photo : C. Grandpey)

 

Une histoire de bisons, volcan et ADN // A story of bison, volcano and DNA

Après les humains, les bisons sont les mammifères qui ont le mieux réussi  à coloniser l’Amérique du Nord où ils s’installèrent dans les Grandes Plaines. Toutefois, l’époque de leur arrivée en provenance d’Asie est longtemps restée un mystère. Selon une nouvelle étude publiée par l’Académie Nationale des Sciences, les informations génétiques et géologiques ont permis de déterminer à quel moment ils ont migré et emprunté la Béringie, pont terrestre entre l’Alaska et la Sibérie orientale. L’étude révèle que les bisons sont arrivés il y a 135 000 à 195 000 ans, donc bien avant les hommes dont la première vague a emprunté le pont de terre il y a environ 20 000 ans, même si cette date est de plus en plus contestée parmi les scientifiques. Après les premières migrations, les bisons se sont multipliés, diversifiés et ils sont devenus plus nombreux que les mammouths, les chevaux du Pléistocène et d’autres mammifères qu’ils ont chassés de leurs pâturages.

Les résultats de l’étude reposent en grande partie sur l’ADN prélevé sur le plus ancien fossile de bison connu, un os découvert il y a une dizaine d’années dans le territoire du Yukon au Canada. Le fossile du Yukon a été trouvé près de la rivière Porcupine, juste en dessous d’une couche de cendre répandue par une puissante éruption massive du Complexe Volcanique du Lac Emmons il y a environ 130 000 ans. Le Complexe Volcanique du Lac Emmons est un grand stratovolcan dont les éruptions ont façonné l’une des plus vastes calderas de l’arc des Aléoutiennes. Les cendres émises par l’éruption ont permis aux scientifiques de déterminer l’âge du fossile du bison du Yukon et de confirmer que c’est le plus ancien fossile de bison connu en Amérique du Nord. Les datations au radiocarbone ne fonctionnant pas au-delà de 40 000 à 50 000 ans, les scientifiques ont dû avoir recours à d’autres techniques pour déterminer sa date. Grâce aux nouvelles technologies, l’ADN du fossile du Yukon a été extrait et analysé. Il a été comparé à celui d’un fossile légèrement plus jeune trouvé près de Snowmass dans le Colorado, et les deux spécimens ont été comparés à des dizaines de fossiles de bisons plus récents, y compris certains dans le sol du Yukon au-dessus de la cendre volcanique, où les animaux étaient fort nombreux. À partir de ce matériel génétique, les scientifiques ont déterminé que tous les bisons avaient un ancêtre commun qui vivait il y a 135 000 à 195 000 ans, époque où existait le pont terrestre de la Béringie. L’information génétique a également montré que les bisons ont migré sur le pont terrestre en une deuxième vague il y a 21 000 à 45 000 ans.
Une fois arrivés en Amérique du Nord, les bisons se sont rapidement développés en donnant naissance à de nouvelles formes génétiques. La première espèce sur le continent – l’espèce qui a laissé derrière elle l’os du Yukon – était le bison des steppes. Le fossile du bison du Colorado, bien que plus jeune d’environ 10 000 à 20 000 ans, était d’une espèce différente, mais liée aux précédentes : le bison à longues cornes. C’est une espèce connue pour sa très grande taille, mais dont les fossiles n’ont pas été trouvés au nord du 48ème parallèle. Le bison des steppes et le bison à longues cornes sont des espèces du Pléistocène qui ont disparu, mais les bisons tels que nous les connaissons aujourd’hui sont leurs descendants.
Source: Alaska Dispatch News.

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After humans, the mammals most successful at colonizing North America were the bison that thundered across the Great Plains. Just when they arrived on the continent from Asia has long been a mystery. According to a new study published by the National Academy of Sciences, genetic and geologic information has helped pinpoint the time of their migration across the Bering Land Bridge. The new study reveals that bison arrived between 135,000 and 195,000 years ago. Humans were believed to have been much more recent travellers, with the first wave of migrants about 20,000 years ago, though that arrival time is facing increasing contention among experts. After the first bison migrations, the animals multiplied, diversified and became the dominant grazers, displacing mammoths, Pleistocene horses and other mammals that arrived earlier.

The findings of the study rely in large part on DNA extracted from the oldest known bison fossil, a bone found a decade ago in Canada’s Yukon territory. The Yukon fossil was found near the Porcupine River. It was just below a layer of ash that was spread in a massive eruption about 130,000 years ago from the Emmons Lake Volcanic Center, a large stratovolcano with a pre-caldera volume of 300-400 cubic km and one of the largest calderas in the Aleutian arc. The ash spread by the eruption allowed scientists to determine the Yukon bison fossil’s age and confirm it as the oldest known bison fossil in North America, As radiocarbon dating does not work beyond ages of about 40,000 to 50,000 years, scientists needed other methods to determine the date. Thanks to new technology, DNA from the Yukon fossil was extracted and analyzed. It was compared with that from a slightly younger fossil found near Snowmass, Colorado, and both were compared with dozens of younger bison fossils, including some from Yukon soil above the volcanic ash, where there were lots of bison all over the place. From that genetic material, the scientists determined that all the bison had a common ancestor 135,000 to 195,000 years ago, a period when the Bering Land Bridge was exposed. The genetic information also showed that bison migrated over the land bridge in a second wave 21,000 to 45,000 years ago.

Once bison were in North America, they quickly developed into new genetic forms. The first species on the continent — the species that left the Yukon bone — was the steppe bison. The Colorado bison fossil, though only about 10,000 to 20,000 years younger, was of a different but related species, the giant long-horned bison. That is a species known for its huge size, with fossils not found north of the Lower 48 states. Steppe and giant long-horned bison are Pleistocene species now extinct, but modern bison are their descendants.

Source : Alaska Dispatch News.

Les bisons font partie des emblèmes du Parc de Yellowstone.

(Photo: C. Grandpey)

 

Le réchauffement climatique et ses effets sur les écosystèmes arctiques // Global warming and its effects on Arctic ecosystems

drapeau-francaisAvec le changement climatique, les eaux océaniques au large de l’Alaska se réchauffent, ce qui induit de profonds changements dans les écosystèmes marins. Les scientifiques réunis à Anchorage à la fin du mois de janvier à l’occasion du Symposium des Sciences de la Mer ont fait le point sur les nouvelles recherches effectuées autour de ces changements et de ceux qui pourraient intervenir dans les écosystèmes marins au cours des prochaines années.
Une première conclusion est que le réchauffement de l’Arctique est une mauvaise nouvelle pour la morue arctique. Le poisson est considéré comme une espèce clé de l’écosystème arctique et de son réseau alimentaire, tant pour les animaux que pour les humains. Les dernières études présentées au Symposium montrent à quel point la hausse de la température de l’eau nuit aux œufs et aux larves de la morue arctique et favorise l’arrivée de poissons moins gras en provenance de latitudes inférieures comme la morue du Pacifique et la goberge qui ont tendance à migrer vers le nord. Les scientifiques de la NOAA se sont penchés sur les œufs et les larves, étapes de vie généralement plus sensibles au réchauffement climatique. Ils ont exposé plusieurs lots d’oeufs de chaque espèce à des températures différentes, y compris celles attendues dans des scénarios climatiques futurs. Il semble que la morue arctique ait une faculté d’adaptation unique à l’eau froide, mais qu’elle soit beaucoup plus sensible aux variations de température que les autres espèces. D’autres recherches ont démontré que la morue juvénile de l’Arctique se développe sous la banquise, ce qui suscite des inquiétudes quant à la vulnérabilité de l’habitat à une époque où la glace de mer diminue en été et à l’automne.

Plus au sud, la Mer de Béring est devenue une zone intéressante pour étudier les conséquences du réchauffement de l’eau. La température de surface en Mer de Béring a atteint 14°C l’été dernier et est restée de 3 degrés supérieure à la normale.

Ces conditions plus chaudes qui entraînent une fonte et un recul plus rapides de la glace de mer ont des conséquences inquiétantes pour les oiseaux. Quarante années d’études des populations d’oiseaux dans le sud-est de la Mer de Béring ont mis en évidence que la diversité de la faune avicole est impactée pendant les années où la glace fond de bonne heure. En général, les espèces dont le nombre est faible en année normale sont encore plus rares les années où la fonte de la glace est précoce. Un exemple est l’albatros à queue courte (aussi appelé albatros de Steller), un oiseau gravement menacé qui a failli disparaître et qui voyage jusqu’en Alaska à partir de sites de reproduction au Japon.

Le réchauffement climatique favorise le développement des espèces envahissantes, et la croissance du trafic maritime, favorisée par la fonte de la glace de mer, peut contribuer à l’introduction d’espèces non indigènes. Compte tenu de cette menace, un projet regroupant plusieurs organismes recense et classe actuellement les espèces envahissantes et leurs risques pour l’écosystème de la Mer de Béring. Jusqu’à présent, les chercheurs ont évalué 26 espèces invasives possibles, dont certaines existent déjà dans la Mer de Béring. Le principal danger pour l’écosystème de la Mer de Béring est le crabe vert européen – carcinus maenas – également appelé crabe enragé. En tout, les chercheurs ont recensé quelque 160 espèces potentiellement envahissantes susceptibles de migrer en Mer de Béring.

Les eaux plus chaudes de l’Arctique favorisent la prolifération d’algues dont certaines émettent des toxines qui se sont avérées dangereuses, voire mortelles, pour les mammifères et les oiseaux. Une étude publiée il y a un an a montré que des toxines algales ont été découvertes pour la première fois dans des mammifères marins des eaux arctiques de l’Alaska. Elles sont probablement responsables de la mort de dizaines de baleines dans le Golfe d’Alaska en 2015 et 2016, et elles ont affecté d’autres mammifères marins, y compris les lions de mer, victimes d’attaques cérébrales en Californie.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau-anglaisWith global climate change, ocean waters off Alaska are getting warmer, meaning big changes for marine ecosystems. Scientists gathered in Anchorage by the end of January for the Alaska Marine Science Symposium reviewed new research probing those changes and what may be ongoing shifts in the marine ecosystem.

A first conclusion was that Arctic warming was bad news for Arctic cod. The fish is considered a keystone species and crucial to the Arctic ecosystem and its food web. New research presented at the Symposium shows how higher water temperatures harm Arctic cod eggs and larvae and favour lower-latitude, lower-fat fish like Pacific cod and walleye pollock that have been moving north. NOAA scientists focused on eggs and larvae, life stages that are generally more sensitive to global warming. They exposed multiple batches of eggs from each species to different temperatures, including those expected under future climate scenarios. It appears that Arctic cod have unique cold-water adaptations but are much more temperature sensitive to warming than the other species. Other recent research has shown how juvenile Arctic cod thrive under the sea ice, leading to concerns about the habitat’s vulnerability at a time when summer and fall sea ice is diminishing.

Farther south, the Bering Sea has emerged as a hot spot for warming-water studies. Sea-surface temperatures in the Bering reached 14 degrees Celsius last summer and were generally 3 degrees Celsius warmer than normal.

Warmer conditions that bring earlier sea-ice retreat have some worrying implications for birds. Forty years of bird population surveys in the southeastern Bering Sea found that in years when ice melts out early, bird diversity suffers. In general, species with low numbers in normal years are even scarcer in years when ice melted early. One example is the short-tailed albatross, a critically endangered bird that has begun recovering from the brink of extinction and that travels to Alaska waters from breeding sites in Japan.

Warming conditions are potentially more hospitable to invasives, and vessel traffic can be a way of introducing non-native species. With that threat in mind, a multiagency project is underway to assess and rank invasive species and their risks to the Bering Sea ecosystem. So far, researchers have evaluated 26 possible invasive species, including some that are already in the Bering Sea. The one that ranks as the most dangerous to the Bering Sea system is the European green crab – Carcinus maenas. In all, there are about 160 potential invasives that could move into the Bering Sea.

Warmer northern waters are stimulating more algal blooms, some of them emitting toxins that have proved harmful or even deadly to mammals and birds. A study released a year ago showed how algal toxins have been documented for the first time in marine mammals in Alaska’s Arctic waters. Algal toxins are leading suspects in the deaths of dozens of large whales found floating in the Gulf of Alaska in 2015 and 2016, and they have harmed other marine mammals, including California sea lions seen on beaches in the grip of seizures.

Source: Alaska Dispatch News.

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La fonte de la glace de mer perturbe les écosystèmes arctiques.

(Photo: C. Grandpey)