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Le CO2 de la toundra, un autre sujet d’inquiétude // CO2 in the tundra, another area of concern

Au cours de ma conférence « Glaciers en péril », j’explique que l’on a beaucoup négligé jusqu’à aujourd’hui les conséquences de la fonte du permafrost – ou pergélisol – arctique sur le réchauffement climatique.

Une étude effectuée par une équipe internationale de scientifiques et publiée dans Nature Climate Change nous apprend que le sol de l’Arctique s’est réchauffé au point de libérer plus de carbone en hiver que les plantes nordiques peuvent en absorber en été. La toundra recouvre une grande partie de l’Arctique, que se soit en Sibérie, au Canada ou en Alaska. Elle représente un gigantesque réservoir qui contient nettement plus de carbone que ce qu’on trouve déjà dans l’atmosphère. Avec le réchauffement climatique, la toundra est en passe de devenir une source des gaz à effet de serre responsables du changement climatique.

Les auteurs de l’étude ont installé des détecteurs de dioxyde de carbone (CO2) sur le sol dans plus de 100 sites autour de l’Arctique et ont effectué plus d’un millier de mesures. Ils ont découvert que la quantité de carbone libérée pat le permafrost était beaucoup plus importante que prévu. Les résultats montrent que les émissions de CO2 – 1,7 milliard de tonnes par an – sont environ deux fois plus élevées que les estimations précédentes.

On pense que les plantes arctiques absorbent un peu plus d’un milliard de tonnes de gaz de l’atmosphère chaque année pendant la saison de croissance. Le résultat net est que les sols arctiques dans le monde rejettent probablement déjà plus de 600 millions de tonnes de CO2 par an.

Si la situation n’évolue pas, les émissions du sol nordique seraient susceptibles de libérer 41 % de carbone supplémentaire d’ici la fin du siècle. Or, l’Arctique se réchauffe déjà trois fois plus vite que le reste du monde. Selon la dernière étude, même si des efforts importants d’atténuation sont déployés, ces émissions augmenteront de 17 %.

Les chercheurs n’ont pas mesuré le méthane, un gaz à effet de serre environ qui est 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone et qui est également rejeté par le sol. On se souvient que de puissantes explosions de méthane ont creusé de spectaculaires cratères au cœur de la Sibérie.

Source : Presse canadienne.

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During my « Glaciers at Risk » conference, I explain that the consequences of the melting Arctic permafrost on global warming have been largely neglected.
A study conducted by an international team of scientists and published in Nature Climate Change tells us that Arctic soil has warmed to the point of releasing more carbon in winter than northern plants can absorb in summer. The tundra covers a large part of the Arctic, whether in Siberia, Canada or Alaska. It is a huge reservoir that contains significantly more carbon than is already found in the atmosphere. With global warming, the tundra is becoming a source of the greenhouse gases responsible for climate change.
The authors of the study installed carbon dioxide (CO2) detectors on the ground in more than 100 sites around the Arctic and made more than a thousand measurements. They discovered that the amount of carbon released from permafrost was much higher than expected. The results show that CO2 emissions – 1.7 billion tonnes per year – are about twice as high as previous estimates.
Arctic plants are thought to consume just over one billion tonnes of gas from the atmosphere each year during the growing season. The net result is that Arctic soils worldwide probably already emit more than 600 million tons of CO2 a year.
If the situation does not change, northern soil emissions could release 41% more carbon by the end of the century. The Arctic is already warming three times faster than the rest of the world. According to the latest study, even if significant mitigation efforts are made, these emissions will increase by 17%.
The researchers did not measure methane, a greenhouse gas that is about 30 times more powerful than carbon dioxide and is also released from the ground. One should remember that powerful explosions of methane have dug spectacular craters in the heart of Siberia.
Source: Canadian Press.

Vues de la toundra en Alaska (Photos: C. Grandpey)

Les fluctuations saisonnières de la Courbe de Keeling // Seasonal fluctuations of the Keeling Curve

En voyant la courbe de Keeling telle qu’elle apparaissait dans ma note du 5 novembre 2019, plusieurs blogonautes m’ont demandé pourquoi la courbe montrait des fluctuations. La réponse est assez simple: la quantité de CO2 dans l’atmosphère varie au cours d’une année. Il ne faudrait pas oublier que les plantes absorbent plus de CO2 dans l’atmosphère pendant les mois les plus chauds où elles poussent le plus. Cela entraîne une diminution sensible des concentrations de CO2 dans l’atmosphère.
L’activité photosynthétique étant la cause des fluctuations saisonnières du CO2, les fluctuations sont plus marquées dans les régions où le nombre de plantes est plus important. Par exemple, au début des années 1990, Keeling avait remarqué que la fluctuation saisonnière du CO2 à Barrow, dans le nord de l’Alaska, était plus importante qu’au début de ses mesures.

Après la chute des feuilles à l’automne, la couche de feuilles mortes et d’autres matières végétales se décompose tout au long de l’hiver grâce à l’action des microbes. Au cours de cette décomposition, les microbes respirent et produisent du CO2, contribuant ainsi à l’élévation du niveau de CO2 atmosphérique. C’est pourquoi le CO2 dans l’atmosphère augmente régulièrement au cours de l’hiver.

Au printemps, les feuilles font leur réapparition sur les arbres et la photosynthèse s’intensifie considérablement, ce qui entraîne une diminution du CO2 dans l’atmosphère. Ce décalage entre les mois d’automne et d’hiver, entre le printemps et l’été, résulte en un schéma en dents de scie sur la courbe de Keeling. Chaque année, on observe une diminution du CO2 pendant les mois de photosynthèse des plantes terrestres et une augmentation du CO2 les mois sans quantités de photosynthèse et avec une décomposition significative.

Le mois de mai marque le tournant entre les décompositions qui ont lieu pendant les mois d’hiver et l’épanouissement de la photosynthèse qui survient avec le retour des feuilles aux arbres au printemps. Les mesures du CO2 effectuées dans le monde reflètent ce schéma de concentration maximale de CO2 à chaque mois de mai, quel que soit le niveau de ce pic de dioxyde de carbone.

Quand on est au printemps et en été dans l’hémisphère nord, on se trouve en automne et en hiver dans l’hémisphère sud. On peut se demander pourquoi les épisodes de photosynthèse ne s’annulent pas. D’une part, le mélange entre les hémisphères est trop lent pour provoquer une interaction significative entre leurs deux cycles. Il faut environ un an pour que l’air se mélange entre les hémisphères nord et sud. Le mélange dans chaque hémisphère, au contraire, ne dure que quelques semaines à quelques mois. C’est pourquoi un cycle similaire est observé dans toutes les stations d’observation de la Scripps Institution de l’hémisphère Nord, quelle que soit leur latitude. En outre, l’hémisphère nord compte beaucoup plus de terres, en particulier avec les vastes étendues forestières de Sibérie, alors que l’hémisphère sud est essentiellement occupé par l’océan. Toutefois, en raison de la lenteur du brassage, même s’il y avait autant de terres dans l’hémisphère sud que dans son homologue du nord, le cycle de la courbe de Keeling sur le Mauna Loa à Hawaii ne serait pas très différent.

Pour terminer, alors que la photosynthèse dans l’océan est également extrêmement importante pour la chimie de l’atmosphère, cette photosynthèse marine n’influe pas sur le pic annuel de CO2 atmosphérique car peu de ce CO2 est rejeté dans l’atmosphère.

Cela ne signifie pas que tout le pic de CO2 visible sur la courbe de Keeling dépend uniquement de la Sibérie. Bien que la Sibérie soit importante car elle abrite la plus grande superficie de forêts boréales et tempérées qui régissent le cycle saisonnier, les échanges de dioxyde de carbone en Amérique du Nord jouent également un rôle très important dans le cycle de CO2 mesuré sur le Mauna Loa.
Source: Scripps Institution of Oceanography.

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Seeing the Keeling Curve, several visitors of my blog have asked me why the curve fluctuates. The answer is quite simple: The amount of CO2 in the atmosphere varies over the course of a year. As a result, plants take more CO2 out of the atmosphere during the warm months when they are growing the most. This can lead to noticeably lower CO2 concentrations in the atmosphere.

Because photosynthetic activity is the cause of seasonal CO2 swings, regions with more plants will experience larger fluctuations. By the early 1990s, Keeling had noticed that the seasonal CO2 fluctuation at Barrow in northern Alaska was larger than when he started his measurements.

After the leaves on the trees drop in autumn, the leaf litter and other dead plant material break down throughout the winter thanks to the hard work of microbes.  During this decomposition, microbes respire and produce CO2, contributing to atmospheric CO2 levels in the process.  Thus over the course of the winter, there is a steady increase in CO2 in the atmosphere.

In the spring, leaves return to the trees and photosynthesis increases dramatically, drawing down the CO2 in the atmosphere.  This shift between autumn and winter months to the spring and summer results in the sawtooth pattern of the Keeling Curve measurement of atmospheric CO2 such that every year there is a decline in CO2 during months of terrestrial plant photosynthesis and an increase in CO2 in months without large amounts of photosynthesis and with significant decomposition.

May is the turning point between all the decomposition throughout the winter months and the burst of photosynthesis that occurs with the return of leaves to the trees in spring. CO2 measurements all over the globe reflect this pattern of peak CO2 concentration occurring each May, regardless of the level of that peak.

While it is spring and summer in the Northern Hemisphere, it is autumn and winter in the Southern Hemisphere. We may wonder why these signals of photosynthesis and respiration do not cancel one another out.  For one thing, the mixing between the hemispheres is too slow to cause much interaction between their two cycles.   It takes roughly a year for the air to mix between the Northern and Southern hemispheres.   The mixing within each hemisphere, in contrast is only weeks to months.  This is why a similar cycle is seen at all our Northern Hemisphere observing stations regardless of their latitude. Besides, there is a much larger amount of land in the Northern Hemisphere, particularly with huge forested areas in Siberia, while the Southern Hemisphere is dominated by ocean, but because of the slow mixing, even if there were as much land in the south, the Keeling Curve cycle on Hawaii Mauna Loa would not look very different.

At last, while photosynthesis in the ocean is also extremely important to atmospheric chemistry, this marine photosynthesis does not drive the annual peak in atmospheric CO2 because little of the CO2 goes into the atmosphere.

This does not mean that the entire peak depends on Siberia alone.  While Siberia is important because it is home to the largest area of boreal and temperate forests that drive the seasonal cycle, carbon dioxide exchange over North America is also very important to the cycle measured at Mauna Loa.

Source : Scripps Institution of Oceanography.

Vue d’ensemble de la Courbe de Keeling

(Source : Scripps Institution)

 

La fonte des Alpes // The melting of the Alps

En 1919, un pilote et photographe suisse a pris des photos emblématiques des glaciers du Mont Blanc. Un siècle plus tard, une équipe scientifique de l’Université de Dundee (Ecosse) a retravaillé ces images pour mettre en évidence leur fonte suite à la hausse des températures.
De nombreuses études ont été faites sur la disparition inéluctable des glaciers du Mont Blanc, la plus haute montagne d’Europe, mais les chercheurs de l’université de Dundee ont voulu démontrer par les images les dégâts causés par le réchauffement de la planète.
Ils ont publié trois séries de photos emblématiques de la Mer de glace, du Glacier des Bossons et d’Argentière prises il y a 100 ans par le pilote suisse. En utilisant les dernières techniques de géolocalisation et de visualisation 3D, ils ont pu déterminer avec précision l’endroit depuis lequel le pilote avait pris les photos.
Le résultat est très révélateur, avec un contraste saisissant entre les longs glaciers qui étalaient fièrement leur blancheur au début du 20ème siècle et les bandes de terre terne qui les remplacent de nos jours.
Les niveaux de fonte de la Mer de Glace sont particulièrement remarquables.
Entre 1970 et 2015, le Glacier d’Argentière, au nord-est de la Mer de Glace, a perdu 20% de sa surface, tandis que la Mer de Glace et le Glacier des Bossons en ont respectivement perdu 10% et 7%.
Il faut espérer que les photographies permettront de sensibiliser le public aux effets du réchauffement climatique. Il faudrait pour cela que le Président de la République montre l’exemple et, comme l’avait fait Barack Obama en Alaska, vienne constater la catastrophe glaciaire dans les Alpes !

L’équipe scientifique de l’Université de Dundee a prévu un projet similaire de visualisation des glaciers en Islande.
Source: Université de Dundee.

Malheureusement, je ne peux que confirmer la fonte des Alpes aux 20ème et 21ème siècles. Mon père a pris des photos du Glacier des Bossons et de la Mer de Glace depuis le sol en 1956. J’ai pris des photos aériennes en 2015 lors du survol des Alpes et d’autres clichés au sol pendant les années suivantes.

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In 1919 a Swiss pilot and photographer took iconic photos of the Mont Blanc glaciers. A century later, a team of the University of Dundee (Scotland) has recreated the images to highlight the drastic ice melt caused by rising temperatures.

Numerous studies have been made of the vanishing glaciers surrounding Mont Blanc, Europe’s tallest mountain, but the University of Dundee experts decided to go one better in an attempt to demonstrate in stark visual terms the damage wrought by global warming.

They painstakingly set about recreating three iconic set of images captured 100 years ago by the Swiss pilot of the Sea of Ice, Bossons and Argentiere glaciers.

Using the latest geolocation and 3D visualisation techniques, they were able to pinpoint the precise patch of sky from which the pilot snapped the photos for maximum impact.

The result is a startling contrast between the sprawling, glistening glaciers of the early 20th century and swathes of dull, dried earth today.

The levels of melt on the Sea of Ice glacier are particularly noticeable.

Between 1970 and 2015 the Argentiere glacier, northeast of the Sea of Ice, lost 20 percent of its surface, while the Sea of Ice and the Bossons glaciers lost 10 and seven percent respectively

The photographs should serve as a kind of public awareness tool. To begin with, the French President should set the example and come to see the glacial disaster in the Alps, like Barack Obama had done it in Alaska!

The team from the University of Dundee say they plan a similar visualisation project for glaciers in Iceland.

Source: University of Dundee.

Unfortunately, I can only confirm the melting of the Alps during the 20th and 21st centuries. My father took photos of the Bossons and the Sea of Ice from the ground in 1956. I took aerial photos in 2015 during an overflight of the Alps, and other snapshots from the ground during the flowing years.

La Mer de Glace vue du ciel (Dundee University)

Glaciers des Bossons et du Taconnaz vus du ciel (Dundee University)

Le Glacier d’Argentière vu du ciel (Dundee University)

Le Glacier des Bossons vu du sol (G. & C. Grandpey)

La Mer de Glace vue du sol (G. & C. Grandpey)

Front du Glacier d’Argentière en 2019 (C. Grandpey)

Les Alpes fondent et les stations de ski sont inquiètes // The Alps are melting and ski resorts are worried

Les médias français en parlent peu pour ne pas effrayer les touristes, mais le changement climatique affecte profondément les stations de ski des Alpes. Un article publié dans le quotidien britannique The Telegraph nous explique que ces stations doivent dépenser des millions d’euros pour renforcer les supports de téléphériques et remontées mécaniques, ainsi que d’autres structures qui ont tendance à s’affaisser du fait du changement climatique qui entraîne la fonte du permafrost.
Par exemple, la ville de Chamonix a dépensé cette année1,6 million d’euros pour renforcer des supports de téléphériques. Les Deux Alpes et Val-Thorens ont également dû renforcer des structures menacées d’effondrement car elles sont construites sur du permafrost de roche qui se réduit à un rythme de plus en plus rapide.
L’industrie du ski en France suscite de plus en plus d’inquiétudes et les stations de ski confrontées au recul des glaciers et à la diminution de la couverture neigeuse luttent pour préserver leur fragile environnement des effets de la pollution.
Le changement climatique a fait fondre le permafrost ces dernières années, de sorte qu’il ne peut plus servir de ciment naturel à la roche. Les supports de téléphériques et les fondations des refuges de montagne ont commencé à bouger et les structures au-dessus du sol ont commencé à s’affaisser et à se fissurer.
Chamonix a été contrainte de consolider les supports la télécabine de Bochard aux Grands Montets en consolidant les ancrages par injection d’un produit de scellement. Le but était de compenser le dégel et de mettre en place des fondations plus solides. Les supports ont par ailleurs été équipés de détecteurs pour avertir tout affaissement ou mouvement de ces structures.
D’autres stations ont également été touchées depuis 2010. Les Deux Alpes a observé un affaissement sous un terminal de téléphérique et la station en haute altitude de Val-Thorens a été contrainte de consolider un pylône de remontée mécanique.Une étude récente portant sur 947 structures construites sur du permafrost a révélé que 45 remontées mécaniques, six refuges et un tunnel présentaient un risque élevé de déstabilisation.
Selon de nombreux scientifiques, l’avenir de l’industrie du ski est préoccupant. Ils expliquent que si on enregistre une augmentation moyenne de la température de 4 degrés Celsius d’ici la fin du siècle, cela se traduira par une augmentation de 8 degrés dans les Alpes, en raison de l’effet de réchauffement de la fonte des glaciers.
Chamonix fait maintenant pression sur les autorités pour limiter le nombre de véhicules autorisés à circuler dans la vallée de Chamonix afin de réduire la pollution.
Source: The Telegraph.

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Little is said about it by the French news media not to frighten the tourists, but climate change is deeply affecting ski resorts in the Alps. An article published in the British Telegraph informs us that these resorts are being forced to spend millions in order to reinforce cable car supports and other structures being weakened by subsidence as climate change causes ice to melt.

For instance, Chamonix has spent 1.6 million euros shoring up cable car supports this year. Les Deux Alpes and Val-Thorens have also had to reinforce structures in danger of collapse because they are built on rock permafrost which is shrinking at an increasingly rapid rate.

Concern is growing for the future of France’s lucrative ski industry and resorts facing shrinking glaciers and diminishing snow cover are struggling to preserve the fragile Alpine environment from the consequences of pollution.

Climate change has caused permafrost to thaw in recent years so that it can no longer serve as a natural cement. Cable car supports and foundations of mountain shelters have started moving and structures above the ground have begun to weaken and crack.

Chamonix has been forced to shore up its Bochard cable car supports by consolidating the ground to compensate for thawing and rebuilding stronger foundations. The supports have been fitted with detectors to warn of subsidence or movement.

Other resorts have also been affected since 2010. Les Deux Alpes had subsidence under a cable car terminal and Val-Thorens had to consolidate a ski lift pylon. A recent survey of 947 resort structures built on permafrost found that 45 ski lifts, six shelters and one tunnel were at high risk of destabilisation.

Accordong to many experts, the future of the ski industry is worrying.  They explain that if we experience an average temperature rise of 4 degrees Celsius by the end of the century, that will mean an 8-degree rise in the Alps, because of the warming effect of melting glaciers.

Chamonix is now lobbying the authorities to restrict the number of vehicles allowed into the Chamonix Valley in an effort to cut pollution.

Source: The Telegraph.

A cause de la pollution, la neige du Mont Blanc est moins blanche qu’avant! (Photo: C. Grandpey)