Monitoring of ocean acidification

L’Alaska est l’un des rares Etats américains à avoir créé un site Web dont le but est de contrôler l’acidification des océans. L’Alaska Ocean Acidification Network, créé grâce à la collaboration de scientifiques, d’organismes environnementaux, de groupes de pêche et d’aquaculture, est opérationnel depuis le mois dernier. Son objectif est de fournir un forum aux scientifiques, diffuser les résultats des recherches et informer les populations côtières concernées.
L’acidification des océans se produit lorsque le dioxyde de carbone, émis principalement par les combustibles fossiles, est absorbé par l’océan. Il augmente la corrosivité de l’eau de mer, ce qui nuit à la formation des écailles et des coquilles des animaux marins. L’Alaska est particulièrement menacée par l’acidification car ses eaux sont plus froides et retiennent davantage le dioxyde de carbone.
En Alaska, le secteur des fruits de mer est évalué à environ 5,8 milliards de dollars chaque année et représente le plus grand employeur du secteur privé de cet Etat.
Depuis 2011, le réseau d’observation des océans a échantillonné le pH sur différents sites de la Mer de Béring, du Golfe de l’Alaska et à la pisciculture Alutiiq Pride de Seward. Les chercheurs ont également recueilli 1200 échantillons d’eau à bord des navires chaque année. Selon la NOAA, le pH moyen des océans aujourd’hui dans le monde est de 8,1. Plus le pH est bas, plus l’acidité est forte. Les solutions avec un pH inférieur à 7 sont acides tandis que celles avec un pH supérieur à 7 sont basiques.
L’Alaska n’a pas, pour le moment, observé les effets directs de l’acidification sur les coquillages et crustacés, mais les modèles informatiques indiquent que l’eau océanique va devenir acide plus tôt que prévu. Ces modèles prévoient que la Mer de Beaufort sera la première à voir son pH baisser vers 2025, suivie de la Mer des Tchouktches en 2027 et de la Mer de Béring en 2044. Selon les estimations de l’acidification des océans à l’échelle de la planète, le pH de la Mer de Béring pourrait se situer entre 7,5 et 7,8 dans les 75 à 100 prochaines années, voire plus tôt.
Source: Alaska Dispatch News.

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Alaska is one of a few U.S. states to launch a website aimed at keeping track of ocean acidification. The Alaska Ocean Acidification Network, a collaboration of state and federal scientists, agencies, tribes, conservation, fishing and aquaculture groups, went live last month. Its goal is to provide a forum for researchers to share findings and connect with concerned coastal residents.

Ocean acidification happens when carbon dioxide, generated primarily from the burning of fossil fuels, is absorbed by the ocean. It causes seawater to become corrosive, making it tough for marine creatures to grow scales and shells. Alaska is particularly susceptible to acidification because its waters are colder and hold more carbon dioxide.

In Alaska, the seafood industry is valued at about $5.8 billion every year, and it is the largest private sector employer in the state.

Since 2011 the ocean-observing system has sampled pH levels at moorings in the Bering Sea, Gulf of Alaska and at the Alutiiq Pride Hatchery in Seward. Researchers also take 1,200 shipboard water samples each year. The average pH in the world’s oceans today is 8.1, according to NOAA. The lower the pH, the higher the acidity. Solutions with a pH less than 7 are acidic and solutions with a pH greater than 7 are basic.

No direct effects of acidification are showing up yet in Alaska sea creatures, but computer models predict the ocean will become acidic sooner than previously thought. They are anticipating that the Beaufort Sea will be first to leave its natural range of pH variability around 2025, followed by the Chukchi in 2027 and the Bering in 2044. Based on global estimates of ocean acidification, the Bering Sea may reach a pH level of 7.5 to 7.8 in the next 75 to 100 years, if not earlier.

Source: Alaska Dispatch News.

Carte montrant, à l’échelle mondiale, les sites de contrôle de l’acidification des océans par la NOAA.

Carte des sites de contrôle de l’acidification de l’eau par la NOAA sur le continent américain.

Dioxyde de carbone: Volcans contre activités humaines // Carbon dioxide: Volcanoes vs. human activities

Il y a eu récemment un certain nombre de discussions entre scientifiques pour savoir si les volcans contribuaient davantage au réchauffement et au changement climatiques que les activités humaines. Des études récentes montrent que les activités humaines émettent chaque année au moins 60 fois plus de dioxyde de carbone (CO2) que les volcans. De grandes éruptions peuvent certes émettre ponctuellement autant de CO2 que les activités humaines, mais de tels événements sont trop rares et éphémères pour pouvoir rivaliser avec les émissions anthropiques annuelles.

Les activités humaines telles que la combustion des combustibles fossiles ou la déforestation, ont émis environ 40 milliards de tonnes de CO2 en 2015. Selon le Global Carbon Project (http://www.globalcarbonproject.org/), depuis le début de la Révolution Industrielle, plus de 2000 milliards de tonnes de dioxyde de carbone ont été envoyés dans l’atmosphère par les activités humaines.
Les volcans émettent du dioxyde de carbone de deux manières: 1) pendant les éruptions et 2) par le biais des évents fumerolliens, des roches et des sols poreux, ainsi que par l’eau qui alimente les lacs volcaniques et les sources chaudes. Les estimations de CO2 d’origine volcanique doivent prendre en compte à la fois les sources éruptives et les sources annexes.
En 2011, le scientifique américain Terry Gerlach a fait la synthèse de cinq estimations relatives aux émissions planétaires de dioxyde de carbone d’origine volcanique publiées entre 1991 et 1998. Les estimations mondiales étaient de l’ordre 0,3 ± 0,15 milliards de tonnes de CO2 par an, ce qui signifie que les émissions anthropiques de CO2 étaient plus de 90 fois supérieures aux émissions volcaniques.
En 2013, un autre groupe de scientifiques a publié une estimation mise à jour en utilisant des données plus précises. Les auteurs ont conclu que l’estimation globale la plus fiable était d’environ 0,6 milliards de tonnes de dioxyde de carbone par an. Ce résultat signifie que le CO2 anthropique dépasse d’au moins 60 fois le CO2 volcanique.

De temps en temps, de très violentes éruptions peuvent libérer du dioxyde de carbone avec des quantités pouvant dépasser les émissions humaines pendant quelques heures. Ce fut le cas des éruptions du Mont St. Helens en 1980 et du Pinatubo en 1991. Cet excès de CO2 n’a duré que 8 ou 9 heures alors que les émissions anthropiques de dioxyde de carbone continuent jour après jour, mois après mois, année après année. Cependant, les volcans ont contribué, en certaines occasions, au réchauffement climatique en produisant des quantités importantes de dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre. Ce fut le cas il y a 250 millions d’années quand un déversement de lave en Sibérie a peut-être duré des centaines de milliers d’années. Selon certains scientifiques, une telle éruption à grande échelle et sur une longue durée a probablement entraîné une hausse suffisante des températures pour provoquer l’un des pires événements d’extinction dans l’histoire de notre planète.

De nos jours, plutôt que réchauffer la Terre, les éruptions volcaniques ont souvent l’effet inverse. Elles produisent souvent de la cendre et des aérosols qui réfléchissent la lumière du soleil vers l’espace, ce qui entraîne une baisse de la température sur Terre. Ainsi, en 1815, l’éruption du Tambora a émis suffisamment de cendre et d’aérosols pour réduire à néant l’été en Europe et en Amérique du Nord en 1816.
Source: NJtoday.net
http://njtoday.net/

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There were a lot of debates recently to know whether volcanoes were larger contributors to global warming and climate change than human activities. Recent studies show that human activities emit 60 or more times carbon dioxide (CO2) than volcanoes each year. Large, violent eruptions may match the rate of human emissions for the few hours that they last, but they are too rare and ephemeral to rival humanity’s annual emissions.

Human activities – mostly the burning of fossil fuels and deforestation – emitted roughly 40 billion tons of CO2 in 2015. According to the Global Carbon Project (http://www.globalcarbonproject.org/), since the start of the Industrial Revolution, more than 2,000 billion tons of carbon dioxide have been added to the atmosphere by human activities.

Volcanoes emit carbon dioxide in two ways: during eruptions and through vents, porous rocks and soils, and water that feeds volcanic lakes and hot springs. Estimates of global CO2 emissions from volcanoes have to take both erupted and non-erupted sources into account.

In 2011, USGS scientist Terry Gerlach summarized five previous estimates of global volcanic carbon dioxide emission rates that had been published between 1991 and 1998. The global estimates fell within a range of about 0.3 ± 0.15 billion tons of CO2 per year, which implied that human carbon dioxide emissions were more than 90 times greater than volcanic CO2 emissions.

In 2013, another group of scientists published an updated estimate using more accurate data. The authors concluded that the best overall estimate was about 0.6 billion tons of carbon dioxide per year. Taken at face value, the result implies that anthropogenic CO2 exceeds global volcanic CO2 by at least a factor of 60 times.

Occasionally, eruptions are powerful enough to release carbon dioxide at a rate that may exceed the global rate of human emissions for a few hours. This was the case with the eruptions of Mount St. Helens in 1980 and Pinatubo in 1991. While this excess of CO2 only lasted 8 or 9 hours, human emissions of carbon dioxide continue day after day, month after month, year after year. However, volcanoes on some occasions contributed to global warming by producing significant amounts of carbon dioxide and other greenhouse gases. This was the case 250 million years ago when an extensive flood of lava poured continually from the ground in Siberia perhaps hundreds of thousands of years. According to some scientists, this large-scale, long-lasting eruption likely raised global temperatures enough to cause one of the worst extinction events in our planet’s history.

Today, rather than warming the Earth, volcanic eruptions often have the opposite effect. Eruptions often produce volcanic ash and aerosol particles which reflect sunlight back into space, cooling global climate. Thus, the 1815 eruption of Mount Tambora produced enough ash and aerosols to cancel summer in Europe and North America in 1816.

Source: NJtoday.net

Panache de gaz du Kilauea à Hawaii (Photo: C. Grandpey)

Panache de cendre du Semeru en Indonésie (Photo: C. Grandpey)

Double couche d’aérosols émise par l’éruption du Pinatubo en août 1991.

(Source : NASA)

Toujours plus de CO2 dans l’atmosphère…et de moins an moins de glace de mer ! // More and more carbon dioxide in the atmosphere…and less and less sea ice !

L’Observatoire du Mauna Loa à Hawaii mesure le dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique depuis près de 60 ans. Les niveaux enregistrés complètent la célèbre courbe de Keeling (voir ci-dessous), du nom de Charles David Keeling, le scientifique qui a commencé les mesures en 1958.
La première mesure de dioxyde de carbone enregistrée par Keeling en 1958 révélait un niveau de seulement 316 ppm (parties par million). Depuis cette date, le CO2 a augmenté de façon spectaculaire. En 2013, la concentration dans l’atmosphère atteignait 400 ppm, un niveau symbolique, car c’est celui que les climatologues définissent comme «le début de la zone de danger ». La quantité de CO2 dans l’atmosphère a atteint un nouveau record en mai 2016. C’est également la plus forte augmentation annuelle depuis le début de son suivi à la fin des années 1950.

La concentration de CO2 moyenne en mai était de 407,7 ppm, ce qui correspond à une augmentation de 3,76 ppm par rapport à mai 2015, et la plus forte hausse sur une année. Le 9 avril, un niveau de 409,44 ppm a été atteint. Toutefois, les scientifiques ont tendance à ne pas attacher trop d’importance aux moyennes quotidiennes car elles fluctuent souvent de manière trop forte pour être représentatives de l’atmosphère dans son ensemble.
L’augmentation de la concentration de CO2 est actuellement la plus rapide depuis des centaines de milliers d’années. Selon la NOAA, la dernière fois que notre planète a connu une telle augmentation continue du dioxyde de carbone, c’était il y a entre 17 000 et 11 000 ans. L’augmentation actuelle est 200 fois plus rapide que cela. Aujourd’hui, la concentration de CO2 est la plus élevée des 800 000 dernières années ; c’est ce que révèlent les carottes de glace qui ont piégé le dioxyde de carbone du passé.

L’augmentation provient principalement des combustibles fossiles, même si El Niño peut être tenu en partie pour responsable. En effet, l’air des tropiques a tendance à s’assécher pendant un épisode El Niño, ce qui affecte énormément la vie végétale. Les plantes absorbent le dioxyde de carbone atmosphérique qui est nécessaire à la photosynthèse. S’il y a moins de plantes, il y aura plus de CO2 dans l’atmosphère. El Niño augmente également le risque d’incendies qui injectent, eux aussi, de grandes quantités de CO2 dans l’air.
En cliquant sur ce lien, vous verrez une animation qui montre la variation des concentrations de CO2 dans l’atmosphère entre septembre 2014 et janvier 2016:
https://youtu.be/YFeaBDavzSY

Source: The Washington Post.

Dans le même temps – et ce n’est pas une surprise – les scientifiques enregistrent dans l’Arctique, pour le mois de mai, la plus faible étendue de glace de mer de tous les temps. Cette étendue (autrement dit la zone dans laquelle au moins 15% de la surface de la mer est gelée) a été la plus réduite pour ce mois depuis le début des mesures satellites en 1979. Le record du mois de mai fait suite à d’autres pour les mois de janvier, février et avril, sans oublier le record hivernal enregistré en mars. L’absence de glace de mer affecte l’ensemble de l’Arctique, aussi bien le côté Pacifique que la partie Atlantique.

La fonte de la glace de mer est actuellement en avance de deux à quatre semaines par rapport à 2012, année de référence pour le minimum. Ainsi, la débâcle a déjà commencé dans la Mer de Beaufort ; les zones dépourvues de glace ont tendance à s’agrandir, ce qui va contribuer à accélérer la fonte. En effet, ces zones libres de glace absorbent la chaleur pendant l’été et la glace fond encore plus vite.

Source : Alaska Dispatch News.

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The Mauna Loa Observatory in Hawaii has been measuring atmospheric carbon dioxide (CO2) for nearly 60 years. The resulting CO2 levels create the iconic Keeling Curve, shown below, named for Charles David Keeling, the scientist who began the measurements in 1958.

The first carbon dioxide measurement recorded by Keeling was just 316 ppm. Since then, it has increased dramatically. In 2013, the atmosphere’s carbon dioxide concentration hit 400 ppm — a significant milestone, because it’s the level at which climate scientists identify as “the beginning of the danger zone”. The amount of CO2 in the atmosphere reached a new record in May. It also increased more in a single year than it has since the beginning of its monitoring in the late 1950s.

The average CO2 concentration in May was 407.7 parts per million. This was a 3.76 ppm increase since May 2015, and the largest year over year increase on record. On April 9^th, a daily record of 409.44 ppm was set, although scientists tend to not follow the daily averages too closely, since they often fluctuate too wildly to be representative of the atmosphere as a whole.

Carbon dioxide levels are increasing faster than they have in hundreds of thousands of years. According to NOAA, the last time our planet saw such a sustained increase in carbon dioxide was between 17,000 and 11,000 years ago. The current rate of increase is 200 times faster than that. Carbon dioxide in the atmosphere is higher now than it has been in more than 800,000 years, as can be concluded from ice samples that have trapped the carbon dioxide in ancient air.

The increase mostly comes the burning of fossil fuels, although a part of this year’s very large spike can be attributed to El Niño. Indeed, the tropics tend to dry out during an El Niño episode, which kills off a lot of plant life. Plants absorb atmospheric carbon dioxide, which is necessary for photosynthesis. Fewer plants means more CO2 in the atmosphere. El Niño also increases the likelihood of extreme wildfires, which also inject large amounts of CO2 into the air.

By clicking on this link, you will see an animation that shows the variation of CO2 concentrations in the atmosphere between September 2014 and January 2016:

https://youtu.be/YFeaBDavzSY

Source: The Washington Post.

Meantime, and this does not come as a surprise, scientists are announcing another monthly record low for Arctic sea ice. Its extent (namely the area where at least 15 percent of sea surface is frozen) in May was the lowest measured for that month since satellite recording began in 1979. The record-low in May follows record lows posted for January, February and April and a record-low winter maximum reached in March. The low-extent pattern is spread across the Arctic, both on the Pacific side and the Atlantic side.

The melt is now two to four weeks ahead of the pace set in 2012, the year when the record-low minimum was set. For instance, the ice in the Beaufort Sea is already broken up, and holes have become large and are expected to contribute to future melt. The holes are likely to absorb a lot of heat during the summer and accelerate the melt.

Source : Alaska Dispatch News.

Courbe de Keeling (Source: NOAA): Le CO2 atteint des sommets….

…et la glace de mer se réduit comme peau de chagrin! (Photo: C. Grandpey)

Les émissions de CO2 dans les zones de rift // CO2 emissions in rift areas

Des scientifiques de l’Université du Nouveau-Mexique ont effectué des recherches visant à étudier le dioxyde de carbone (CO2) qui s’échappe des systèmes de failles dans le Rift Est-Africain (REA) afin de mieux comprendre dans quelle mesure ce gaz en provenance de l’intérieur de la Terre affecte l’atmosphère. La recherche a été financée par le programme Tectonique de la National Science Foundation.
On pense en général que le CO2 qui se trouve à l’intérieur de la Terre est envoyé dans l’atmosphère par les volcans actifs. Cependant, ce gaz peut également s’échapper le long de failles situées loin de centres volcaniques actifs.
Les scientifiques ont mesuré les émissions diffuses de CO2 du bassin Magadi-Natron dans le Rift Est-Africain entre le Kenya et la Tanzanie. Plusieurs volcans actifs émettent de grandes quantités de CO2 dans la région, notamment le Nyiragongo au Congo et l’Ol Doinyo Lengai en Tanzanie. En outre, des quantités importantes de CO2 sont stockées dans les grands lacs anoxiques de ce secteur.
Pour mesurer le flux de CO2 émis par les failles, les chercheurs ont utilisé un analyseur EGM-4 avec une chambre d’accumulation cylindrique. Les échantillons de gaz ont ensuite été recueillis dans des ampoules sous vide afin de procéder à leur analyse chimique et isotopique dans les laboratoires de l’Université du Nouveau-Mexique.
Les données fournies par l’ensemble des échantillons prélevés le long des failles ont été comparées aux analyses de gaz de l’Ol Doinyo Lengai. On a découvert qu’elles avaient des compositions isotopiques du carbone qui indiquaient une forte contribution magmatique au CO2 observé.
L’étude a généré des données intéressantes qui ont permis aux scientifiques de quantifier les émissions massives et prolongées de CO2 par des failles profondes. Ils ont constaté que le bassin Magadi-Natron, à la frontière entre le Kenya et la Tanzanie, émettait environ 4 mégatonnes de CO2 mantellique par an. La sismicité à des profondeurs de 15 à 30 km enregistrée au cours de l’étude suppose que les failles dans cette région pénètrent probablement la croûte terrestre inférieure. Ainsi, la source du CO2 serait la croûte inférieure ou le manteau, ce qui est compatible avec les isotopes de carbone mesurés dans le gaz.
Les résultats indiquent que le CO2 provient probablement du manteau supérieur ou de corps magmatiques situés dans la croûte inférieure le long de ces failles profondes. L’extrapolation des mesures à l’ensemble de la branche Est du système de rift révèle une émission de CO2 de 71 mégatonnes par an, comparable à l’ensemble des émissions des dorsales médio-océaniques qui se situe entre 53 et 97 mégatonnes par an.
En comparaison avec les grandes éruptions volcaniques qui transfèrent instantanément des quantités importantes de CO2 et d’autres gaz dans l’atmosphère où ils peuvent affecter le climat de la planète pendant plusieurs années, les zones de rift continental diffusent ces gaz extrêmement lentement mais, à l’échelle de temps géologique, les émanations de gaz le long des zones de rift ont pu jouer un rôle jusqu’alors insoupçonné dans le réchauffement de l’atmosphère et peut-être même mis un terme aux ères de glaciation.
Toutefois, même si l’on inclut les émissions de CO2 nouvellement quantifiées dans le Rift Est-Africain dans l’ensemble du CO2 émis sur la planète, ces émissions naturelles sont éclipsées par celles provenant de l’utilisation de combustibles fossiles qui s’élevaient à 36 giga tonnes de CO2 en 2013. Cette comparaison montre que l’humanité émet actuellement en CO2 l’équivalent de 500 Rifts Est-Africains dans l’atmosphère chaque année !
Source: Science Blog: http://scienceblog.com/

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Scientists at the University of New Mexico have conducted research to study carbon dioxide (CO2) emissions through fault systems in the East African Rift (EAR) in an effort to understand CO2 emissions from the Earth’s interior and how this gas affects the atmosphere. The research was funded by the National Science Foundation Tectonics Program.
CO2 from Earth’s interior is thought to be released into the atmosphere mostly via degassing from active volcanoes. However, the gas can also escape along faults away from active volcanic centres.
The scientists set out to measure diffuse CO2 flux from the Magadi-Natron basin in the East African Rift between Kenya and Tanzania. Several active volcanoes emit large volumes of CO2 including Nyiragongo in the Congo and Ol Doinyo Lengai in Tanzania. Additionally, significant amounts of CO2 are stored in large anoxic lakes in this region.
To measure diffuse CO2 flux, the researchers used an EGM-4 CO2 gas analyzer with a cylindrical accumulation chamber. The gas samples were then diverted from the chamber into pre-evacuated glass vials in order to carry out gas chemistry and carbon isotope analyses in the laboratories at the University of New Mexico.
The data from all samples were then compared to gas data from the active volcano Ol Doinyo Lengai and were found to have carbon isotope compositions that indicated a strong magmatic contribution to the observed CO2.
The research generated interesting data allowing the scientists to quantify the massive and prolonged deep carbon emissions through faults. They found that about 4 megatonnes per year of mantle-derived CO2 is released in the Magadi-Natron Basin, at the border between Kenya and Tanzania. Seismicity at depths of 15 to 30 kilometers detected during the project implies that extensional faults in this region may penetrate the lower crust. Thus, the ultimate source of the CO2 is the lower crust or the mantle, consistent with the carbon isotopes measured in the gas.
The findings suggest that CO2 is transferred from upper mantle or lower crustal magma bodies along these deep faults. Extrapolation of the measurements to the entire Eastern branch of the rift system implies a huge CO2 flux 71 megatonnes per year, comparable to emissions from the entire global mid-ocean ridge system of 53 to 97 megatonnes per year.
Compared with large volcanic eruptions that instantly transfer significant amounts of CO2 and other gases into the atmosphere where they affect the global climate over a few years, continental rifting is extremely slow at spreading these gases but on geologic time-scales, large-scale rifting events could have played a previously unrecognized role in heating up the atmosphere and perhaps ending global ice ages.
It is important to note, however, even when including the newly quantified CO2 emissions from the EAR in the global CO2 budget, natural emissions are dwarfed by emissions from fossil fuel use which were 36 giga tons of CO2 in 2013. This comparison shows that humanity is currently emitting the equivalent of 500 East African Rifts in CO2 to the atmosphere per year.
Source : Science Blog : http://scienceblog.com/

Ol Doinyo Lengai, l’un des volcans du Rift Est-Africain (Photos: C. Grandpey)

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