Étiquette : CO2

Mesure et cartographie des gaz sur le Kilauea (Hawaii) // Measuring and mapping gases on Kilauea (Hawaii)

Un nouvel article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) aborde un sujet fort intéressant: la mesure et de la cartographie des émissions de gaz sur le volcan Kilauea. Comme le répétait fort justement Haroun Tazieff, les gaz sont le moteur des éruptions. Leur analyse est donc essentielle pour comprendre comment fonctionne un volcan.

De grandes quantités de gaz volcaniques, tels que le dioxyde de carbone (CO2), le dioxyde de soufre (SO2) et le sulfure d’hydrogène (H2S), sont libérés dans l’atmosphère lors des éruptions volcaniques. Mais même entre les éruptions, de plus petites quantités de ces mêmes gaz continuent de s’échapper du sol et peuvent fournir des indications importantes sur l’état d’un volcan et sur le magma qui sommeille dans les profondeurs de la Terre.

Pour mesurer ces gaz, les scientifiques du HVO doivent d’abord identifier leur provenance. Des études sur le terrain à propos des émissions gazeuses dans la caldeira du Kilauea ont été réalisées dans le passé, mais aucune n’a été effectuée dans la caldeira dans son ensemble. Et aucune étude n’a été entreprise depuis l’éruption de 2018.

Au cours de l’été 2021, les scientifiques du HVO ont donc mené une étude détaillée des gaz sur le plancher et en bordure de la caldeira afin de comprendre la répartition des émissions actuelles. Les résultats seront comparés aux observations précédentes ; si des différences sont détectées, elles peuvent indiquer que le système d’alimentation au sommet du Kilauea s’est modifié en raison des effondrements survenus lors de l’éruption de 2018.

Les mesures de gaz volcaniques peuvent être effectuées à l’aide d’un MultiGAS qui pompe de l’air puis enregistre les concentrations de CO2, SO2 et H2S, plus la vapeur d’eau, en parties par million (ppm). Ces instruments MultiGAS peuvent être installés en permanence dans une zone particulière ou montés à bord d’un drone, en fonction de la zone à analyser et du type de données requises.

Pour la cartographie des gaz dans la caldeira du Kilauea au cours de l’été 2021, deux instruments MultiGAS ont été montés sur des supports dorsaux et les scientifiques du HVO ont parcouru la caldeira dans tous les sens, tout en collectant des données en continu. Leurs itinéraires de marche étaient espacés de 25 à 50 mètres afin de couvrir aussi bien la bordure de la caldeira que tout le plancher, ou bien la zone de blocs d’effondrement de l’éruption de 2018.

Même si ce travail a permis de couvrir tout le plancher de la caldeira, il restait des endroits eux aussi intéressants à analyser. Souvent, les émissions de gaz se concentrent le long de fissures ou de cavités qui permettent au gaz d’accéder facilement à la surface. De tels panaches peuvent être facilement observés dans diverses parties du plancher de la caldeira et dans des zones comme les Sulphur Banks et les Steam Vents dans le parc national. Des panaches comme ceux-ci sont souvent de bons indicateurs des endroits où les concentrations de gaz sont les plus élevées. De plus, au fur et à mesure que les gaz montent vers la surface depuis la chambre magmatique, ils interagissent avec et modifient les roches, entraînant des changements de couleur. Les zones de roches altérées peuvent révéler des émissions de gaz élevées.

Les scientifiques ont également collecté des échantillons de gaz dans des zones présentant des concentrations élevées de CO2 pour des analyses en laboratoire. Une grande seringue en plastique a été utilisée pour prélever l’échantillon qui a ensuite été transféré dans un récipient conçu pour contenir le gaz. La majorité des échantillons ont été prélevés sur les blocs d’effondrement de 2018 mentionnés précédemment car cette zone présente les concentrations les plus élevées de CO2.

Les analyses chimiques des différents isotopes de carbone dans le CO2 contenus dans ces échantillons peuvent fournir des informations sur l’emplacement du magma qui émet ces gaz. Cela permet aussi de savoir s’il s’agit d’un magma juvénile profond qui n’a encore jamais dégazé, ou d’un magma plus ancien qui a déjà été stocké pendant un certain temps dans le système d’alimentation du Kilauea.

La cartographie du plancher de la caldeira est maintenant terminée, mais les parois et le plancher du cratère de l’Halema’uma’u n’ont pas encore été cartographiés. Ils sont le site de nombreux bouches de gaz. Ces zones sont impossibles à parcourir à pied; la prochaine étape consistera donc à utiliser un MultiGAS monté sur drone.

Au final, les scientifiques du HVO produiront une nouvelle carte des émissions de gaz dans la caldeira du Kilauea en utilisant les données collectées au cours de l’été 2021. La carte sera essentielle pour déterminer si les remontées de gaz depuis le magma profond vers la surface ont été modifiées par les effondrements de 2018.

Source : USGS / HVO.

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A new article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) deals with the measuring and mapping of gas emissions on Kilauea Volcano.

Large quantities of volcanic gases, such as carbon dioxide (CO2), sulfur dioxide (SO2), and hydrogen sulfide (H2S), are released into the atmosphere during volcanic eruptions. But even between eruptions, smaller amounts of the same gases continue to escape and can provide important clues about the current state of the volcano and the underlying magma. But to measure them, HVO scientists first must identify where gas is coming from.

Surveys of the gas emissions from the Kilauea caldera have been done in the past but never of the entire caldera at one time. And none had been done yet after the 2018 eruption.

Over the summer of 2021, HVO scientists conducted a detailed gas survey of the caldera floor and rim in order to understand the distribution of current emissions. The results will be compared to previous surveys; if differences are detected, they may indicate that the plumbing system of Kīlauea’s summit has changed because of the 2018 collapses.

Measurements of volcanic gases can be done using a MultiGAS instrument, which pumps in air and then records the concentrations of CO2, SO2, and H2S, plus water vapor, in parts per million (ppm).

These MultiGAS instruments can be permanently stationed at an area of interest, or mounted on a drone, depending on the location and type of data needed.

For the gas mapping in the Kilauea caldera during the summer 2021, two MultiGAS instruments were mounted on backpack frames and HVO scientists walked across and around the caldera while continuously collecting data. Their routes were spaced 25 to 50 metres apart and covered areas of the caldera rim, the caldera floor, and the down-dropped block that collapsed during the 2018 eruption.

Even though the survey covered the whole caldera floor, there were more interesting spots to analyse. Often gas emissions are concentrated along cracks or holes in the ground which provide the gas an easy path to the surface. Visible plumes can be seen in various parts of the caldera floor and at the Haʻakulamanu Sulphur Banks and Steam Vents within the National Park. Visible plumes of gas like this are often good indicators of where the gas concentrations may be elevated.

As gases rise towards the surface from the magma below, they interact with and alter the rocks in the area, resulting in colour changes. Looking for this altered rock is another way to identify areas that may have elevated gas emissions.

The scientists also collected gas samples from areas that had elevated concentrations of CO2 for later laboratory analyses. A large, plastic syringe was used to collect the sample which was then transferred to a foil bag designed for holding gas. The majority of the samples were collected on the down-dropped block, as that area showed the highest concentrations of CO2.

Chemical analyses of the different forms (isotopes) of carbon in the CO2 from these samples can provide information about where the magma that is releasing these gases is located, and whether it is new, deep magma that has never degassed before, or older magma that had already been stored for some time in Kilauea’s plumbing system.

While the caldera floor mapping is now complete, the walls and floor of Halemaʻumaʻu crater have not yet been mapped and are the site of many visible gas vents. These areas are impossible to traverse by foot, so the next step is to use a UAS-mounted MultiGAS to measure gases there..

HVO scientists will produce a new map of gas emissions in the Kilauea caldera using the data collected during the summer 2021. The map will be key to determining if gas pathways from deep magma to the surface were changed by the collapses in 2018.

Source: USGS / HVO.

SulphurBanks

Steam Vents

Emissions de gaz dans le cratère de l’Halema’uma’u en 2011

Photos: C. Grandpey

Record de chaleur hivernale en Nouvelle Zélande // Record winter heat in New Zealand

Les saisons sont inversées dans l’hémisphère sud. L’hiver austral qui vient de se terminer en Nouvelle-Zélande a été le plus chaud jamais enregistré, et les scientifiques affirment que le changement climatique est responsable de cette hausse des températures.

L’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère de Nouvelle-Zélande vient d’annoncer que pendant les trois mois d’été, jusqu’en août, la température moyenne en NZ a été de 9,8°C Celsius. C’est 1,3°C de plus que la moyenne sur le long terme et 0,2°C de plus que le précédent record enregistré en 2020. Les archives météorologiques remontent à 1909, mais la plupart des hivers les plus chauds sont récents.

Les météorologues néo-zélandais ont noté que des vents plus chauds que d’habitude ont soufflé du nord et la température de la mer a été plus chaude. Ils ajoutent que la tendance au réchauffement va de pair avec la concentration de dioxyde de carbone, qui est passée en Nouvelle-Zélande de 320 parties par million il y a 50 ans à environ 412 ppm aujourd’hui.

Les chutes de neige à basse altitude ont été bien inférieures à la moyenne au cours de l’hiver écoulé, car elles ont souvent été remplacées par de la pluie, ce qui pourrait entraîner une baisse du niveau des rivières plus tard dans l’année. En effet, il y aura moins d’eau de fonte, ce qui pourrait avoir un impact sur l’irrigation des cultures.

Il y a également eu davantage d’événements météorologiques extrêmes, notamment de graves inondations en certains endroits et des périodes de sécheresse dans d’autres régions. De tels changements exercent une pression sur les écosystèmes naturels et avec le temps, des espèces seront menacées d’extinction.

Les écologistes néo-zélandais ont déclaré que les gouvernements précédents avaient beaucoup parlé du changement climatique mais n’avaient pas fait grand-chose pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, de bonnes politiques gouvernementales sont désormais en place, notamment un engagement de neutralité carbone d’ici 2050.

Source : presse néo-zélandaise.

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Seasons are inverted in the South Hemisphere. The southern winter that just ended in New Zealand was the warmest ever recorded, and scientists say that climate change is driving temperatures ever higher.

For the three months through August, the average temperature was 9.8°C Celsius, according to New Zealand’s National Institute of Water and Atmospheric Research. That’s 1.3°C above the long-term average and 0.2°C higher than the previous record posted last year. Scientists have been keeping records since 1909, but most of the warmest winters have been recent.

NZ meteorologists have noted that there were more warm winds than usual from the north and warmer sea temperatures. They say the warming trend can be tracked through carbon dioxide concentration, which has increased in New Zealand from 320 parts per million 50 years ago to about 412 parts per million today.

Snowfall at lower elevations was well below average this winter as it was often replaced with rain, which could make for lower river levels later in the year because there will be less snowmelt. That could impact irrigation for farms.

There were also more extreme weather events, including severe flooding in some places and dry spells in others. Such changes are putting pressure on natural ecosystems and over time more species will face extinction.

New Zealand environmentalists say previous governments had talked a lot about climate change but so far done little to curb its emissions. However, there are now good government policies in place, including a pledge to become carbon-neutral by 2050.

Source : New Zealand news media.

Mauvaise nouvelle pour les glaciers néo-zélandais (Photo : C. Grandpey)

Les conclusions alarmistes du dernier rapport du GIEC

Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) vient de publier ses dernières évaluations et prévisions climatiques. Comme on pouvait le prévoir, les nouvelles ne sont pas bonnes ; elles sont même catastrophiques.

La température globale à la surface de la Terre a été supérieure de 1,09°C entre 2011 et 2020 à qu’elle était entre 1850 et 1900, avec une hausse plus importante au niveau des terres (1,59°C) qu’au niveau des océans (0,88°C).

Cette hausse a forcément des conséquences :

Entre 1901 et 2018, le niveau des océans a grimpé de 20 centimètres, plus vite que lors de n’importe quel autre siècle depuis au moins 3 000 ans.

En Arctique, entre 2011 et 2020, l’étendue moyenne de la banquise en Arctique a atteint son plus bas niveau depuis 1850.

La fonte des glaciers a causé un recul de leur surface « sans précédent depuis 2 000 ans ».

La concentration de CO2 dans l’atmosphère est la plus élevée depuis au moins 2 millions d’années. Elle atteignait 414,99 ppm le 5 août 2021, en hausse de 2 ppm par rapport à la même époque en 2020 ! Cette concentration n’a fait qu’augmenter depuis le dernier rapport du GIEC. Elle atteignait en 2019 son plus haut niveau « depuis au moins 2 millions d’années pour le CO2 et depuis au moins 800 000 ans  pour le méthane et le protoxyde d’azote, deux autres gaz à effet de serre.

Le résultat ne s’est pas fait attendre. La capacité du monde à limiter le réchauffement de la planète à +1,5°C par rapport à l’ère pré-industrielle (objectif idéal de l’Accord de Paris) n’est plus à l’ordre du jour. Le rapport du GIEC envisage deux trajectoires de hausse des températures. Si rien n’est fait, elles pourraient augmenter de 2,1°C à 3,5°C d’ici la fin du siècle, ou de 3,3°C à 5,7°C d’après les pires trajectoires, par rapport à la période 1850-1900.

On peut lire dans le dernier rapport du GIEC que les activités humaines sont, « sans équivoque », à l’origine du réchauffement climatique. Elles ont contribué au schéma actuel des précipitations, Elles sont aussi à l’origine du recul des glaciers depuis les années 1990, de la fonte de la banquise en Arctique ou encore du réchauffement de la couche supérieure des océans. La conclusion de ce chapitre est sans appel : « Les activités humaines affectent toutes les composantes du système climatique, certaines d’entre elles réagissant pendant des décennies et des siècles. »

Au moment où les catastrophes se multiplient à travers le monde, les scientifiques écrivent noir sur blanc que nombre de ces événements sont causés par le changement climatique. « Les preuves qui montrent du changement dans des extrêmes comme les vagues de chaleur, les fortes précipitations, les sécheresses et les cyclones tropicaux ont été renforcées depuis » le dernier rapport de 2014.

Ces preuves permettent aujourd’hui d’établir que les extrêmes de chaleur ou encore les fortes précipitations sont plus fréquents et plus intenses depuis les années 1950, à cause du changement climatique.

Après ce bilan et ces perspectives pessimistes, le GIEC présente plusieurs solutions. Il faut d’abord atteindre la neutralité carbone, autrement dit arriver à un équilibre entre les émissions anthropiques et les absorptions de CO2, car « chaque tonne de CO2 émise s’ajoute au réchauffement global ».

Le GIEC aborde ensuite le budget carbone : il s’agit d’une estimation de la quantité de CO2 que l’humanité peut encore émettre avant de dépasser l’objectif des 1,5°C. Le groupe d’experts estime qu’il ne faut pas aller au-delà d’environ 500 gigatonnes de CO2. Ils évoquent enfin la capture de carbone, qui a le « potentiel de retirer du CO2 de l’atmosphère et de le stocker durablement dans des réservoirs ».Ce sont quelques unes des solutions qui seront approfondies dans un autre volet du rapport consacré aux mesures d’atténuation. Sa publication est prévue pour début 2022.

Source : Presse nationale, France Info en particulier.

Que se passera-t-il maintenant ? Nos gouvernants prendront-ils enfin conscience de la gravit é de la situation ? Les larmes de crocodile versées après un tel rapport et l’hypocrisie qui imprègne les pseudo mesures prises ne dureront qu’un temps. Un jour ou l’autre, la situation climatique deviendra intenable et il sera trop tard pour agir.

Dernier relevé des concentrations de CO2 dans l’atmosphère et évolution sur une année (Source: Scripps Institution)

Inquiétudes pour le puits de carbone de l’Amazonie // Concerns for the Amazon carbon sink

Alors que la mise de côté – au moins momentanée – de l’exploration pétrolière au Groenland était une bonne nouvelle, il est une autre information qui est beaucoup plus inquiétante. D’après une étude publiée dans la revue Nature, les échantillons prélevés en altitude au cours de la dernière décennie montrent que le sud-est de l’Amazonie a été une source de dioxyde de carbone (CO2) sur la période 2010-2018, une évolution qui semble liée au changement climatique et à la déforestation. Le rôle de puits de carbone de la forêt amazonienne, la plus grande forêt tropicale de la planète, est donc sérieusement menacé. Il y a certes beaucoup de carbone stocké dans les forêts de l’Amazonie mais dans certaines régions, le CO2 libéré dans l’atmosphère excède maintenant ce qui est absorbé.

Les puits de carbone océanique et terrestre absorbent environ la moitié des émissions anthropiques de CO2. Les écosystèmes terrestres ont permis sur les 50 dernières années de pomper un quart du dioxyde de carbone lié aux activités humaines. Ils le doivent en grande partie à la forêt tropicale amazonienne où le CO2 absorbé pour la photosynthèse excède la quantité émise par la décomposition de la matière organique.

Si l’Amazonie, avec les 123 milliards de tonnes de carbone contenus dans ses arbres et son sol en arrivait à devenir une source plutôt qu’un puits de CO2, l’équation du changement climatique prendrait un tour plus complexe.

Depuis 1970, les forêts tropicales de la région ont diminué de plus de 17%, principalement pour permettre l’élevage du bétail et les cultures qui le nourrissent. Les forêts sont généralement défrichées par le feu, ce qui à la fois libère de grandes quantités de CO2 et réduit le nombre d’arbres disponibles pour absorber le dioxyde de carbone.

Le changement climatique est également un facteur clé. Annuellement, l’Amazonie se réchauffe dans son ensemble à peine plus que le reste de la planète. Mais il y a de grandes différences selon les régions et les saisons. Il est important de noter que le sud-est de l’Amazonie est, avec l’Arctique, un « point chaud » du réchauffement climatique.

La capacité du bassin amazonien à absorber le CO2 est un point clé mais les données satellitaires, en partie à cause de la couverture nuageuse persistante, ne sont pas en mesure de fournir une réponse complète. Pour contourner ce problème, les chercheurs ont utilisé des avions pour collecter près de 600 échantillons de CO2 et de monoxyde de carbone (CO) de 2010 à 2018, à des altitudes allant jusqu’à 4,5 kilomètres au-dessus de la canopée. Les relevés leurs ont permis de faire un bilan du CO2 absorbé par les forêts pour la photosynthèse par rapport à la quantité de CO2 produite par la décomposition de la matière organique.

Les relevés reflètent clairement les dégâts engendrés par l’activité humaine. Les changements les plus importants sont relevés dans les zones qui ont subi une déforestation à grande échelle et ont été fortement brûlées. L’étude montre que l’ouest de l’Amazonie absorbe encore légèrement plus de CO2 qu’il n’en dégage. Mais le sud-est, surtout pendant la saison sèche, émet plus de dioxyde de carbone qu’il n’en absorbe. On y observe une hausse des températures et une baisse des précipitations.

La forêt tropicale reçoit des précipitations, à l’échelle du bassin, d’environ 2 200 mm par an en moyenne. L’évapotranspiration a été estimée par plusieurs études comme étant responsable de 25 % à 35 % des précipitations totales. Mais les activités humaines risquent de perturber les interactions écosystème-climat. En effet, l’élimination des forêts provoque une augmentation de la température et réduit l’évapotranspiration.

L’Amazonie a perdu plus de 17% de sa surface forestière depuis 1970, notamment pour la conversion en terres agricoles. La déforestation s’est fortement accélérée entre 1991 et 2004. Le taux de déforestation a commencé à ralentir à partir de 2004, mais on.observe une reprise depuis 2015. La situation s’est encore aggravée avec l’élection de Jair Bolsonaro à la présidence du Brésil en 2019. En 2020, la déforestation a atteint son plus haut niveau depuis 2008.

Passés certains seuils, il est à craindre que des puits de carbone deviennent des sources importantes de libération gaz à effet de serre dans l’atmosphère. L’Amazonie est l’un des exemples de rétroactions susceptibles d’amplifier le réchauffement climatique. D’autres phénomènes pourraient entrer en jeu, comme le dégel du pergélisol, qui contient de grandes quantités de carbone organique.

Le dégel du pergélisol, les hydrates de méthane océaniques, l’affaiblissement des puits de carbone terrestres et océaniques, la croissance de la respiration bactérienne, le dépérissement des forêts amazonienne et boréale, la réduction de la couverture de neige, la réduction de la glace de mer et des calottes polaires sont autant de processus qui pourraient amplifier l’élévation de température globale liée à la hausse de concentration de CO2. Une étude publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences explique que l’ensemble de ces facteurs pourrait faire passer le réchauffement de la planète de 2°C à environ 2,47°C, avec une fourchette probable entre +2,24°C et +2,66°C.

Source : global-climat.

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While the shelving – at least momentarily – of oil exploration in Greenland was good news, there is another piece of news that is far more disturbing. According to a study published in the journal Nature, samples taken at altitude over the last decade show that the south-eastern Amazon was a source of carbon dioxide (CO2) over the period 2010-2018, an evolution which seems to be linked to climate change and deforestation. The role of the Amazon rainforest, the largest tropical forest on Earth as a carbon sink is therefore seriously threatened. While there is a lot of carbon stored in the forests of the Amazon, in some areas the CO2 released into the atmosphere now exceeds what is absorbed.

Oceanic and terrestrial carbon sinks absorb about half of anthropogenic CO2 emissions. Terrestrial ecosystems have made it possible over the past 50 years to pump out a quarter of the carbon dioxide linked to human activities. They owe much to the Amazon rainforest where the CO2 absorbed for photosynthesis exceeds the amount emitted by the decomposition of organic matter.

If the Amazon, with the 123 billion tonnes of carbon in its trees and soil were to become a source rather than a sink of CO2, the climate change equation would take a more complex turn. Since 1970, the region’s tropical forests have shrunk by more than 17%, mainly to support the rearing of livestock and the crops that feed them. Forests are usually cleared by fire, which both releases large amounts of CO2 and reduces the number of trees available to absorb carbon dioxide.

Climate change is also a key factor. Annually, the Amazon as a whole warms up slightly more than the rest of the planet. But there are big differences between regions and seasons. It is important to note that the southeastern Amazon, along with the Arctic, is a global warming « hot spot ».

The capacity of the Amazon basin to absorb CO2 is a key point but satellite data, mostly because of persistent cloud cover, is unable to provide a complete answer. To get around this problem, researchers used planes to collect nearly 600 samples of CO2 and carbon monoxide (CO) from 2010 to 2018, at altitudes up to 4.5 kilometers above the canopy. The readings enabled them to assess the CO2 absorbed by forests for photosynthesis in relation to the quantity of CO2 produced by the decomposition of organic matter.

The readings clearly reflect the damage caused by human activity. The most significant changes are found in areas that have suffered large-scale deforestation and have been heavily burned. The study shows that the western Amazon absorbs slightly more CO2 than it emits. But the southeast, especially during the dry season, emits more carbon dioxide than it absorbs. There is an increase in temperatures and a decrease in precipitation.

The rainforest receives basin-wide precipitation of about 2,200 mm per year on average. Evapotranspiration has been estimated by several studies to be responsible for 25% to 35% of total precipitation. But human activities risk disrupting ecosystem-climate interactions. Indeed, the elimination of forests causes an increase in temperature and reduces evapotranspiration.

The Amazon has lost more than 17% of its forest area since 1970, especially for conversion to agricultural land. Deforestation accelerated sharply between 1991 and 2004. The rate of deforestation began to slow from 2004, but there has been a recovery since 2015. The situation worsened further with the election of Jair Bolsonaro as president. Presidency of Brazil in 2019. In 2020, deforestation reached its highest level since 2008.

Beyond certain thresholds, it is to be feared that carbon sinks will become major sources of greenhouse gas release into the atmosphere. The Amazon is one example of feedback that may amplify global warming. Other phenomena could come into play, such as the thawing of permafrost, which contains large amounts of organic carbon.

Thawing of permafrost, oceanic methane hydrates, weakening of terrestrial and oceanic carbon sinks, growth of bacterial respiration, dieback of Amazonian and boreal forests, reduction of snow cover, reduction of ice sea and polar ice caps are all processes that could amplify the rise in global temperature linked to the rise in CO2 concentration. A study published in Proceedings of the National Academy of Sciences explains that all of these factors could increase global warming from 2°C to around 2.47°C, with a probable range between + 2.24°C. and + 2.66°C.

Source: global-climat.