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L’albédo // Albedo

Quand j’aborde le réchauffement climatique dans l’Arctique, je fais souvent référence à l’albédo qui joue un rôle très important dans la hausse des températures. Plusieurs visiteurs de mon blog m’ont demandé des explications sur ce phénomène.

Pour faire simple, on peut dire que l’albédo – ou albedo – est la fraction de l’énergie solaire qui est renvoyée vers l’atmosphère. Le mot est emprunté au latin albedo signifiant « blancheur. »

L’albédo permet de calculer, grâce à un facteur entre 0 et 100, le rayonnement solaire réfléchi par une surface, 0 correspondant à une surface absorbant tous les rayons, et 100 à une surface renvoyant tous les rayons. Plus le rayonnement absorbé par la surface est important et moins il est réfléchi, plus la surface chauffe. Les objets noirs ont une valeur albédo faible; ils absorbent donc une grosse partie des rayons du soleil et se réchauffent fortement. Les objets blancs ont un albédo élevé et réfléchissent les rayons du soleil beaucoup plus fortement, de sorte qu’ils se réchauffent moins rapidement.

La banquise a un albédo proche de 100; elle peut renvoyer jusqu’à 70 % de l’énergie solaire pour la glace nue, voire 90 % quand elle est couverte de neige fraîche, quand l’océan n’en renvoie que 10 %. Cela signifie que la fonte de la glace de mer a un effet négatif, puisque l’eau absorbe alors plus l’énergie solaire que la glace, et que sa surface se réchauffe plus vite, accroissant encore la fonte de la glace dans une boucle de rétroaction positive. L’atténuation de l’albédo accélère ainsi encore le réchauffement dans les régions polaires.

On a beaucoup accusé les particules de carbone noir d’être responsables de la chute de l’albédo dans l’Arctique, mais les dernières études montrent que leur impact n’est pas aussi significatif qu’on le pensait. Les mesures satellitaires montrent une baisse de l’albédo dans le secteur arctique estimée à -1,2 à -1,5 % par décennie entre mars et septembre sur la période entre 1982 et 2014. Néanmoins, dans cette tendance, la part des dépôts de carbone noir est mal connue. La conclusion d’une étude effectuée en 2017 (voir ma note du 16 juillet 2017) était que le risque d’intensification des feux de forêts, et donc de la fonte du Groenland, doit être pris au sérieux, même si la relation entre les deux phénomènes est à peine prouvée à ce stade. Pour les auteurs de cette étude, le réchauffement de la température atmosphérique et de l’océan restait la principale cause de la fonte du Groenland, plus que les particules de carbone noir en provenance des feux de forêts.

Les auteurs d’une nouvelle étude parue dans les Proceedings de l’Académie Nationale des Sciences le 11 novembre 2019 ont pu déterminer quels étaient les principaux acteurs responsables de la diminution de l’albédo. Grâce à de multiples jeux de données et à un modèle couplant climat et chimie, ils ont pu exclure l’effet associé aux dépôts de noir de carbone. Cet effet a été jugé « marginal ». Au final, les données montrent que c’est la réduction de la couverture neigeuse – sur les continents et sur la glace – qui a joué le rôle le plus important. Ce recul fait suite à la hausse de la température et à la raréfaction des précipitations neigeuses. Il expliquerait 70 % de la baisse de l’albédo. Les 30 % restant seraient le résultat du recul de la banquise arctique et de la diminution de son épaisseur.

Les glaciers de l’Arctique, et du Groenland en particulier, ne sont toutefois pas les seuls à recevoir la suie des feux de forêt. Les glaciers de l’Himalaya et du Plateau Tibétain fondent eux aussi plus rapidement à cause des nuages ​​de suie provenant des gaz d’échappement des véhicules diesel et des feux d’écobuage, essentiellement en Inde. On trouve des concentrations de carbone noir dans l’Himalaya, un univers censé être vierge et d’une grande pureté.
L’Inde et la Chine produisent environ un tiers du carbone noir dans le monde, et les deux pays tardent à prendre des mesures. La réduction des émissions de carbone noir serait relativement peu coûteuse et aiderait à réduire sensiblement le réchauffement climatique.
En fait, les gouvernements indien et chinois sont réticents à proposer des plans visant à réduire les émissions de carbone noir parce qu’ils veulent que l’attention reste concentrée sur les pays riches qui, selon eux, doivent tout d’abord réduire leurs émissions de dioxyde de carbone.

C’est anecdotiques, mais voivi un exemple de la faculté du blanc à renvoyer la lumière et celle du noir à l’absorber. Dans les années 1960, une équipe de coureurs cyclistes professionnels était sponsorisée par la marque Peugeot. Les maillots avaient des damiers noirs et blancs et la marque était écrite en grosses lettres noires. Je me souveins qu’un soir d’étape du Tour de France, un des coureurs de l’équipe s’est mis torse nu et le nom de la marque était inscrit sur la peau de son dos!

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When I talk about global warming in the Arctic, I often refer to the albedo, which plays a very important role in rising temperatures. Several visitors to my blog have asked me for an explanation of this phenomenon.

Simply put, we can say that the albedo is the fraction of solar energy that is sent back to the atmosphere. The word is borrowed from the Latin albedo meaning « whiteness. »

The albedo makes it possible to calculate, thanks to a factor between 0 and 100, the solar radiation reflected by a surface, 0 corresponding to a surface absorbing all the rays, and 100 to a surface sending back all the rays. The more radiation absorbed by the surface and the less it is reflected, the more the surface heats up. Black objects have a low albedo value and therefore absorb a large part of the sun’s rays and heat up strongly. White objects have a high albedo and reflect the sun’s rays much more strongly, so they heat up less quickly.

The ice sheet has an albedo close to 100; it can reflect up to 70% of solar energy for bare ice, even 90% when it is covered with fresh snow, whereas the ocean only reflects 10%. This means that the melting of the sea ice has a negative effect, since the water then absorbs more solar energy than the ice, and its surface heats up faster, further increasing the melting of the sea ice in a positive feedback loop. The attenuation of the albedo thus further accelerates warming in the polar regions.

Black carbon particles have been widely blamed for the drop in albedo in the Arctic, but the latest studies show that their impact is not as significant as previously thought. Satellite measurements show a drop in albedo in the Arctic sector estimated at -1.2 to -1.5% per decade between March and September over the period between 1982 and 2014. Nevertheless, in this trend, the share of black carbon deposits is poorly understood. The conclusion of a study carried out in 2017 (see my post of July 16th, 2017) was that the risk of intensification of forest fires, and therefore of the melting of Greenland, must be taken seriously, even if the relationship between the two phenomena is barely proven at this stage. For the authors of this study, the warming of the atmospheric and ocean temperature remained the main cause of the melting of Greenland, more than the black carbon particles from the forest fires.

The authors of a new study published in the Proceedings of the National Academy of Sciences on November 11th, 2019 were able to determine which were the main players responsible for the decrease in albedo. Thanks to multiple datasets and a model combining climate and chemistry, they were able to exclude the effect associated with carbon black deposits. This effect was considered « marginal ». In the end, the data shows that it was the reduction in snow cover – on the continents and on the ice – that played the most important role. This decline follows the rise in temperature and the scarcity of snowfall. It would explain 70% of the drop in albedo. The remaining 30% would be the result of the retreat of the Arctic sea ice and the reduction in its thickness.

The glaciers of the Arctic, and of Greenland in particular, however, are not the only ones to receive soot from forest fires. Glaciers in the Himalayas and Tibetan Plateau are also melting faster due to soot clouds from diesel vehicle exhausts and burning fires, mostly in India. Concentrations of black carbon are found in the Himalayas, a universe believed to be pristine and of high purity.
India and China produce around a third of the world’s black carbon, and both countries are slow to take action. Reducing black carbon emissions would be relatively inexpensive and would help significantly reduce global warming.
In fact, the Indian and Chinese governments are reluctant to come up with plans to cut black carbon emissions because they want attention to remain focused on rich countries which they say must cut emissions first. of carbon dioxide.

Valeurs de l’albédo selon les surfaces (Source: Futura-Sciences)

La surface blanche immaculée du Groenland favorise l’albédo (Photo: C. Grandpey)

Incendies de végétation et glace arctique // Wildfires and Arctic ice

D’énormes incendies de forêt ont ravagé la Californie et la Sibérie au cours des dernières années. Les scientifiques expliquent qu’ils peuvent avoir un impact plus vaste qu’on ne le pensait auparavant. En effet, ces vastes incendies envoient des particules de suie si haut dans l’atmosphère qu’elles sont transportées jusqu’en Arctique où elles intensifient les conséquences du réchauffement climatique.
Les températures au-dessus de l’Arctique augmentent deux fois plus vite qu’ailleurs dans le monde. La calotte glaciaire arctique agit comme un immense pare-soleil pour la Terre car elle renvoie une grande quantité de lumière solaire vers l’espace. À mesure que cet albédo disparaît, la lumière du soleil réchauffe la Terre, contribuant à l’augmentation des températures. Les modèles scientifiques prédisent déjà que d’ici le milieu du siècle l’Arctique sera complètement libre de glace en été.
Selon une étude publiée en novembre 2021 dans la revue Atmospheric Chemistry and Physics, les modèles climatiques actuels sous-estiment d’un facteur trois l’impact sur l’Arctique du carbone noir généré par les incendies de forêt.
L’impact des feux de forêt en Californie sur la calotte glaciaire arctique est encore mal connu, mais nous savons avec certitude que les feux de forêt ‘zombie’ (NDLR: ceux qui se consument de manière souterraine, même en hiver) en Sibérie et ceux qui ravagent l’Amérique du Nord année après année, rejettent du carbone noir qui atteint l’Arctique. Cette région du monde est très affectée car ces sources d’émission sont proches. En revanche, l’Antarctique n’est pas concerné car le continent est beaucoup plus éloigné.
A noter que les suies émises par les incendies en Inde noircissent également les glaciers de l’Himalaya et accélèrent leur fonte.
Un effet indiscutable du carbone noir est qu’il assombrit la glace et accélère sa fonte. En revanche, on n’est pas certain que le carbone noir réchauffe également l’atmosphère. Un chercheur finlandais explique que ses effets peuvent aller dans les deux sens. Les incendies de forêt, par exemple, peuvent dégager du soufre aux côtés du carbone noir, ce qui peut renvoyer la lumière dans l’espace et refroidir l’atmosphère. Si cet effet l’emporte sur les autres impacts du réchauffement, alors ce n’est peut-être pas si mauvais pour la planète. Cependant, d’autres particules qui composent le carbone noir peuvent être recouvertes de produits chimiques qui les rendent plus absorbantes, ce qui signifie qu’elles dégagent encore plus de chaleur. Selon l’origine du carbone noir et les différentes concentrations, il peut alors avoir un effet de refroidissement ou de réchauffement. Le consensus actuel tend toutefois à pencher pour un effet de réchauffement.
Source : Yahoo News. L’article original peut être lu dans le Business Insider.

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Huge wildfires have affected California and Siberia during the past years. Scientists say they may have wider-reaching implications than previously thought. The vast blazes send soot particles so high into the atmosphere that they are carried as far as the Arctic, where they intensify the impact of global warming.

Temperatures over the Arctic are rising twice as quickly as average global temperatures. The Arctic ice sheet acts like a huge sun visor for the Earth: it reflects a large amount of sunlight back to space. As this albedo disappears, the sunlight instead warms the Earth, contributing to global temperature rises. Scientific models already predict that by the middle of the century, the Arctic will be completely free of ice in the summer.

According to a study published in November 2021 in the journal Atmospheric Chemistry and Physics, current climate models underestimate the contribution of wildfires to black carbon in the Arctic atmosphere by a factor of three.

The impact of the wildfires in California on the Arctic ice sheet is still badly known, but we know for sure that the Zombie Siberian wildfires and those that ravage North America year after year, throw up black carbon that makes it to the Arctic. This region of the world is affected quite a lot because these emission sources are fairly close, whereas the Antarctic is much, much further away.

It should be noted that the soot emitted by fires in India also darkens the glaciers in the Himalayas and accelerates their mrelting.

One indisputable effect of the black carbon is that, as it darkens the ice, the ice is more likely to melt. There is more uncertainty about whether the black carbon also warms the atmosphere. A Finnish researcher explains that its effects can cut both ways. Forest fires, for instance, can give off sulfur alongside the black carbon, which may reflect light back into space and actually cool the atmosphere down. If this effect outweighs other warming impacts, then it may not be so bad for the planet. However, other particles that make up black carbon can be coated by chemicals that make them more absorbent, meaning that they will give off even more heat. Depending on the origin of the black carbon and the different proportions, then it can have a cooling effect and warming effect. The current consensus is leaning towards saying that there is a net warming effect.

Source: Yahoo News. The original article can be read in the Business Insider

Le carbone noir des incendies en Sibérie atteint la banquise arctique

De la suie sur la glace du Groenland et les glaciers de l’Himalaya // Soot on Greenland’s ice and glaciers in the Himalayas

Pour la première fois, des scientifiques ont retrouvé de la suie provenant des feux de forêt au Canada jusque sur la calotte glaciaire du Groenland. Les particules sombres ont atterri sur la glace avec la faculté d’accélérer sa fonte de manière significative. C’est la première étude exhaustive d’un processus susceptible d’accélérer la fonte du Groenland dans les prochaines années et donc contribuer à la hausse du niveau des océans.
L’étude a révélé qu’un événement atmosphérique particulier, en l’occurrence une tempête de neige fin juillet et début août 2013 avait été le principal responsable de la retombée de suie à la surface du Groenland. Sans cette tempête pour les faire descendre de l’atmosphère à la surface de la Terre, les particules de suie auraient probablement survolé la calotte glaciaire à haute altitude sans jamais atterrir.
L’étude a été publiée dans la revue Geophysical Research Letters. 14 scientifiques d’origines diverses y ont contribué : États-Unis, France et Norvège, en particulier..
La suie, émise lors d’une combustion, est essentiellement composée de carbone noir qui affecte l’albédo ou réflectivité d’une surface. Plus la glace est blanche et plus elle réfléchit les rayons du soleil dans l’espace. A l’inverse, les mares d’eau et les particules noires réduisent la réflectivité de la couche de glace en lui permettant d’absorber plus de chaleur. L’eau est moins réfléchissante que la neige et, dans certains cas, le développement de la vie biologique dans les mares à la surface des calottes glaciaires contribue à cet assombrissement et accélère le processus de fonte.
L’étude, qui a examiné un seul événement en 2013, ne s’est pas attardée sur les conséquences qu’aurait une importante retombée de suie sur le Groenland en raison d’un plus grand nombre de feux de forêt. Il ne faudrait toutefois pas écarter une telle éventualité. La quantité de suie déposée lors de cet événement unique aurait été suffisante pour provoquer une augmentation de la fonte de la glace si elle n’avait pas été, par la suite, recouverte d’une nouvelle couche de neige pendant une autre tempête. L’étude a révélé que 57 pour cent de tout le carbone noir qui s’est déposé dans le nord-ouest du Groenland en 2013 provenait de cet événement unique de feux de forêts.

La conclusion de l’étude est que le risque d’intensification des feux de forêts, et donc de la fonte du Groenland, doit être pris au sérieux, même si la relation entre les deux phénomènes est à peine prouvé à ce stade. Le réchauffement de la température atmosphérique et de l’océan reste la principale cause de la fonte du Groenland, plus que les particules de carbone noir en provenance des feux de forêts.

Source: The Washington Post.

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Les glaciers du Groenland ne sont pas les seuls à recevoir la suie des feux de forêt. Les glaciers de l’Himalaya et du Plateau Tibétain fondent eux aussi plus rapidement à cause des nuages ​​de suie provenant des gaz d’échappement des véhicules diesel et des feux d’écobuage, essentiellement en Inde. On trouve des concentrations de carbone noir dans l’Himalaya, un univers censé être vierge et d’une grande pureté. Les glaciers de ces régions alimentent la plupart des principaux fleuves d’Asie. A court terme, le résultat d’une fonte importante est un fort risque d’inondation en aval.
L’Inde et la Chine produisent environ un tiers du carbone noir dans le monde, et les deux pays tardent à prendre des mesures. La réduction des émissions de carbone noir serait relativement peu coûteuse et aiderait à réduire sensiblement le réchauffement climatique. Le remplacement des anciennes cuisinières par des versions modernes qui émettent beaucoup moins de suie pourrait rapidement mettre fin au problème. Un contrôle de la circulation dans la région de l’Himalaya atténuerait les dommages causés par les émissions des moteurs diesel.
En fait, les gouvernements indien et chinois sont réticents à proposer des plans visant à réduire les émissions de carbone noir parce qu’ils veulent que l’attention reste concentrée sur les pays riches qui, selon eux, doivent tout d’abord réduire leurs émissions de dioxyde de carbone.
Source: The Guardian.

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For the first time, scientists have tracked soot from Canadian wildfires all the way to the Greenland ice sheet where the dark particles landed on the ice and had the potential to significantly enhance its melting. It’s the first comprehensive documentation of a process that could hasten Greenland’s melting in the future and, together with it, contribute to increasing sea level rise.

The study found that a specific atmospheric event, a snowstorm in late July and early August of 2013, was the critical factor in delivering the soot to the surface of Greenland. Without that storm to bring them down from the atmosphere to the surface, the soot particles could have travelled over the ice sheet at a high altitude and never landed.

The paper was published in Geophysical Research Letters. It had 14 scientific contributors from institutions in the U.S., France, and Norway.

Soot, which emerges from combustion and is largely comprised of a substance called black carbon, influences albedo, or reflectivity. Whiter ice reflects more solar rays back to space. On the contrary, pools of water and dark particles reduce the reflectivity of the ice sheet, allowing it to absorb more heat. Water is less reflective than pure snow, and in some cases the growth of biological life in ponds atop the ice sheets also causes darkening, which speeds the melting process.

The study, which only examined a single event, was not able to document a trend towards an increased deposition of soot atop Greenland due to a larger number of wildfires. But it certainly hints at the possibility that such a trend could occur. The amount of soot deposited in this single event would have been enough to cause an increase in melting, if not for the fact that it was subsequently buried by another snowstorm. The study found that 57 percent of all of the black carbon that fell in northwest Greenland in 2013 occurred in this single event.

That means the risk that worsening fires could enhance the melting of Greenland is definitely worth taking seriously, if hardly proven at this point. Warming atmospheric and ocean temperatures remain the chief driver of the melting of Greenland, rather than the distant transport of melt-enhancing particles from fires.

Source: The Washington Post.

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Greenland’s glaciers are not the only ones to be covered with soot from wildfires. Glaciers in the Himalayas and the Tibetan plateau are melting faster because of the effects of clouds of soot from diesel fumes and wood fires. Concentrations of black carbon are found n the Himalayas in what are supposed to be pristine, untouched environments. Glaciers in these regions feed most of the major rivers in Asia. The short-term result of substantial melting is severe flooding downstream.

India and China produce about a third of the world’s black carbon, and both countries have been slow to act. Decreasing black carbon emissions should be a relatively cheap way to significantly curb global warming. Replacing primitive cooking stoves with modern versions that emit far less soot could quickly end the problem. Controlling traffic in the Himalayan region should help ease the harm done by emissions from diesel engines.

Experts say that both New Delhi and Beijing have been reluctant to come forward with plans on black carbon because they do not want attention diverted from richer nations’ responsibility to cut carbon dioxide emissions.

Source: The Guardian.

Photo: C. Grandpey