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Une histoire de CO2 // A story of carbon dioxide

Chaque année, des dizaines de volcans entrent en éruption à la surface de la Terre. D’autres volcans actifs envoient des gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Les volcans en sommeil et les fractures à la surface de la Terre contribuent à enrichir notre atmosphère en dioxyde de carbone. Si nous voulons comprendre l’impact de l’Homme sur l’atmosphère, nous devons d’abord comprendre les causes naturelles.
De formidables progrès ont été accomplis dans la mesure de ces causes naturelles depuis les années 1990 et les scientifiques sont capables aujourd’hui de quantifier avec beaucoup plus de précision les effets de ces composants naturels.
Le carbone est un élément essentiel de notre planète; c’est le quatrième élément le plus abondant dans l’Univers ; il est essentiel pour la matière organique et, outre le Soleil, c’est le facteur le plus important dans la détermination de la température sur Terre. C’est aussi un élément essentiel dans deux des trois principaux gaz à effet de serre qui influent sur la température globale. Peu de gens réalisent que ce carbone est stocké non pas dans la croûte terrestre, mais beaucoup plus profondément, dans le manteau.
Pendant des milliards d’années, les processus géologiques comme les éruptions volcaniques ont déterminé la concentration de carbone dans l’atmosphère; en effet, les volcans constituent le principal moyen permettant au carbone de passer du manteau dans l’atmosphère. La majeure partie du carbone stocké dans le manteau se présente sous la forme de carbonate, mais il existe également d’énormes quantités de CO2 stockées profondément dans le manteau sous forme gaz dissous dans la roche liquide. Des recherches récentes sur les réserves de carbone découvertes sous les États-Unis ont conduit à une nouvelle estimation de la quantité de carbone dans le manteau supérieur de la Terre. Cette quantité s’élèverait à environ 100 mille milliards de tonnes. En revanche, il n’y a que 3 mille milliards de tonnes de CO2 (contenant environ 870 milliards de tonnes de carbone réel) dans l’atmosphère actuelle.
Les scientifiques ont mesuré avec précision et estimé la quantité de CO2 que les humains ont ajouté à l’atmosphère avec la combustion de combustibles fossiles, mais il est nécessaire de connaître le taux naturel d’émissions de CO2 pour comprendre l’impact humain. L’Homme émet environ 29 milliards de tonnes de CO2 chaque année, soit un peu moins de 1% du CO2 atmosphérique actuel.
Une impressionnante synthèse de données a été effectuée en 2013. Elle a révélé la quantité totale de CO2 émis de manière naturelle sur Terre. Voici les résultats:
– 33 volcans dont le dégazage a été mesuré émettent un total de 60 millions de tonnes de CO2 par an. On estime à environ 150 les volcans qui dégazent, ce qui représente un total de 271 millions de tonnes de CO2 émis annuellement.
– 30 volcans historiquement actifs émettent un total de 6,4 millions de tonnes de CO2 par an. Avec un total d’environ 550 volcans historiquement actifs, on estime qu’ils contribuent à hauteur de 117 millions de tonnes par an.
– Le total des émissions de CO2 par les lacs de cratères représente 94 millions de tonnes par an.
– Les autres émissions provenant des zones volcaniques, tectoniques ou hydrothermales, contribuent à environ 66 millions de tonnes de CO2 par an.
– Les émissions des dorsales océaniques sont estimées à 97 millions de tonnes de CO2 par an.
Si l’on fait la somme de tous ces éléments, on obtient une estimation d’environ 645 millions de tonnes de CO2 par an. Il y a, bien sûr, une marge d’erreur, mais cela donne une idée assez bonne de la situation à l’échelle de la planète.

Lorsque l’on réalise que les volcans émettent 645 millions de tonnes de CO2 par an contre 29 milliards de tonnes par an par les activités humaines, la cause de l’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre depuis 1750 ne fait aucun doute.
Sans l’impact de l’Homme, le climat et les concentrations de dioxyde de carbone seraient stables.

La hausse du CO2 est un problème dont nous sommes responsables, et c’est à nous de le résoudre.
Source: Forbes.

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Every year, dozens of volcanoes erupt across the Earth’s surface. In addition, other active volcanoes continue to release greenhouse gases into the atmosphere, and even dormant volcanoes and other fissures in the Earth contribute to our overall carbon dioxide content. If we want to understand the effects that humanity is having on our atmosphere, we need to understand the natural contribution first.

Tremendous advances in measuring these natural contributions have occurred since the 1990s and scientists have now quantified to a much-improved precision the effects of these natural components.

Carbon is a tremendous part of our planet; it is the fourth most abundant element in the Universe, the essential element for organic matter and, other than the Sun, the most important factor in determining Earth’s temperature. It is also the essential element in two of the three major greenhouse gases playing a role in our global temperature. But most of that carbon is sequestered not in the Earth’s crust, but deep within the mantle.

For billions of years, geological processes like volcanic eruptions controlled the carbon concentration in the atmosphere; indeed, volcanism is the major way that carbon rises from the mantle into the atmosphere. Most of the carbon stored in the mantle is in the form of carbonate, but there are also huge stores of actual CO2 sequestered deep within the mantle as a dissolved gas within the liquid rock. Recent research about carbon reserves discovered underneath the United States has led to a new estimate of the amount of carbon in the Earth’s upper mantle: approximately 100 trillion tons. By contrast, there are only about 3.2 trillion tons of CO2 (containing about 870 billion tons of actual carbon) in the atmosphere today.

Scientists have accurately measured and estimated the amount of CO2 that humans have been adding to the atmosphere through our burning of fossil fuels, but it is vital to know what the natural rate of CO2 emission is to understand the impact humans are having. Humans emit around 29 billion tons of CO2 each year, a little less than 1% of present atmospheric CO2.

A tremendous synthesis of information took place in 2013, revealing the total amount of CO2 emitted from natural release events within Earth. Here are the results:

– 33 measured degassing volcanoes emit a total of 60 million tons of CO2 per year. There are a total of about 150 known degassing volcanoes, implying that a total of 271 million tons of CO2 are released annually.

– 30 historically active volcanoes are measured to emit a total of 6.4 million tons of CO2 per year. With about 550 historically active volcanoes total, they extrapolate this class of object contributes 117 million tons per year.

– The global total from volcanic lakes is 94 million tons of CO2 per year.

– Additional emissions from tectonic, hydrothermal and inactive volcanic areas contribute an estimated 66 million tons of CO2 per year.

– Emissions from mid-ocean ridges are estimated to be 97 million tons of CO2 annually.

Add all of these up, and you get an estimate of around 645 million tons of CO2 per year. Sure, there are uncertainties, but it gives a fairly good view of the global situation.

When you realize that volcanism contributes 645 million tons of CO2 per year compared to humanity’s 29 billion tons per year, it is extremely clear what has caused the carbon dioxide increase in Earth’s atmosphere since 1750.

 If not for the influence of humans, the climate and carbon dioxide concentrations would be stable. Rising CO2 is a problem that we are actively causing, and it’s up to us to fix it.

Source: Forbes.

La courbe de Keeling début juin 2017. Son évolution se passe de commentaires (Source: NOAA)

La fonte du permafrost libérerait du protoxyde d’azote // It is feared the melting of permafrost may release nitrous oxide

Selon le site web de la chaîne d’information France Info, une quantité toujours plus importante de protoxyde d’azote – un gaz hilarant – risque d’être relâchée dans l’atmosphère de l’Arctique sous l’effet du réchauffement climatique. C’est ce que révèle une étude parue dans les Proceedings of the National Academy of Sciences . Ce protoxyde d’azote (N20) est enfermé dans le permafrost qui est en train de fondre à une vitesse impressionnante dans cette région du monde

Les chercheurs ont réalisé seize prélèvements de pergélisol en Laponie finlandaise, qu’ils ont congelés puis réchauffés. Selon leurs travaux, les émissions de protoxyde d’azote sont d’autant plus probables que la surface de la tourbe est vierge en végétation. En effet, les plantes absorbent l’azote du sol et réduisent le stock disponible pour la production de protoxyde d’azote. Les plantes sont donc très efficaces pour réduire les émissions de protoxyde d’azote.

Selon les auteurs de l’étude, les régions à forte probabilité d’émission de N2O couvrent un quart de l’Arctique. Ils ajoutent que ce gaz possède un pouvoir de réchauffement 300 fois plus important à celui du dioxyde de carbone. Pour l’heure, ce gaz n’est pas pris en compte dans les modèles des climatologues, car les quantités d’émission sont jugées négligeables, contrairement au méthane, qui inquiète beaucoup les scientifiques. Toutefois, le dégel croissant du permafrost pourrait changer la donne.

Un autre chercheur précise que cette étude ne peut livrer que des informations partielles à la compréhension du phénomène car les échantillons de pergélisol ont été congelés et réchauffés en laboratoire. Il existe donc une incertitude en raison des différences selon les spécificités du terrain, notamment l’étendue des tourbières.

De mon point de vue, cette émission de protoxyde d’azote ne viendra pas bouleverser la situation car elle est probablement minime est n’est pas généralisée. De toute façon, elle ne devrait pas avoir de conséquence pour la population locale qui est très disséminée. Les gaz les plus préoccupants sont le CO2 et surtout le méthane dont on connaît les effets extrêmement négatifs.

S’il y a quelqu’un que le protoxyde d’azote laisse indifférent, c’est bien le président des Etats-Unis qui vient d’annoncer que son pays sort de l’Accord de Paris sur le climat. La raison est que l’accord est mauvais pour les Etats-Unis et nuit à l’économie du pays. Une fois encore, on apprécie l’intelligence du personnage. La décision de Donald Trump sera approuvée par un grand nombre d’Américains qui ont été conditionnés à l’idée que le réchauffement climatique appartient à un cycle naturel et n’a rien à voir avec leurs activités industrielles. J’ai encore pu m’en rendre compte le mois dernier lors de discussions avec les personnes que j’ai rencontrées.

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According to the website of the France Info news channel, an increasing amount of nitrous oxide – a laughing gas – is likely to be released into the atmosphere of the Arctic as a result of global warming. This was revealed by a study published in the Proceedings of the National Academy of Sciences. Nitrous oxide (N20) is enclosed in the permafrost which is melting at an impressive speed in this region of the world
The researchers carried out sixteen permafrost samples in Finnish Lapland, which they froze and then heated. According to their work, emissions of nitrous oxide are all the more likely as the surface of the peat is devoid of vegetation. In fact, plants absorb nitrogen from the soil and reduce the stock available for the production of nitrous oxide. Plants are therefore very effective in reducing emissions of nitrous oxide.
According to the authors of the study, regions with a high probability of N2O emissions cover a quarter of the Arctic. They add that this gas has a heating capacity 300 times greater than that of carbon dioxide. For the time being, this gas is not taken into account in climate models, because the emission quantities are considered negligible, unlike methane, which worries scientists a lot. However, the increasing melting of permafrost could change the situation.
Another researcher says that this study can provide only partial information to understand the phenomenon because permafrost samples have been frozen and heated in a laboratory. There is therefore uncertainty due to differences with the characteristics on the field, particularly the extent of the peatlands.
From my point of view, this emission of nitrous oxide will not upset the situation because it is probably minimal and is not generalized. In any case, it should not have any consequences for the local population, which is very sparse. The gases of greatest concern are CO2 and especially methane whose effects are extremely negative.

The U.S. president is not preoccupied with the nitrous oxide emissions. He has just announced that his country would withdraw from the Paris climate Agreement. The reason is that the Agreement is bad for the United States and detrimental to its economy. Once again, one can admire the intelligence of this man. Donald Trump’s decision will be approved by a great number of Americans who have beeen conditioned to the idea that climate change belongs to a natural cycle and has nothing to do with their industrial activities. This was confirmed by talks with people I met in May during my journey across American West.

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion): Une éruption à court terme? // An eruption in the short term?

Dans son dernier bulletin du 31 mai 2017, l’OVPF indique que l’on observe actuellement une mise en pression du réservoir superficiel (à environ 2  km de profondeur sous le cratère Dolomieu) par une recharge de magma profond. La recharge étant rapide et déjà importante, toute évolution et départ de magma vers la surface peut être rapide comme l’ont montré les dernières crises sismiques de 2016-2017.

Il faut toutefois faire preuve de prudence et que l’éruption annoncée dans la soirée du 17 mai a finalement avorté et n’a donné lieu à aucune sortie de magma. Malgré tout, des fractures se sont ouvertes, ce qui devrait faciliter l’ascension du magma si  un nouvel épisode éruptif devait se produire.

Pour le moment, la sismicité, qui avait progressivement diminué entre le 18 et le 29 mai, connaît en ce moment une nouvelle hausse, avec 8 événements volcano-tectoniques le 30 mai.

Par ailleurs, l’inflation de l’édifice volcanique a repris, à un taux nettement supérieur à ceux observés avant le 17 mai, ce qui confirme la mise en pression d’une source superficielle mais également d’une source profonde.

Du point de vue géochimique, on observe une baisse des concentrations de CO2.

Une éruption semble donc se profiler à l’horizon, mais avec le Piton, on ne sait jamais. Le niveau d’alerte actuel est « Sauvegarde ».

Source : OVPF.

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In its latest update of May 31st, 2017, OVPF indicates that pressure is currently increasing in the shallow magma storage system ( about 2 km beneath the Dolomieu Crater), through a reloading of the deep magma storage. Since the recharge is rapid and already isignificant, any evolution and ascent of magma towards the surface can be rapid, as shown by the last seismic crises of 2016-2017.
However, caution must be exercised and the eruption announced on the evening of May 17th was finally aborted as no magma was emitted. Nevertheless, fractures opened, which should facilitate the rise of magma if a new eruptive episode should occur.
For the time being, seismicity, which had gradually decreased between 18 and 29 May, is currently experiencing a further increase, with 8 volcano-tectonic events on 30 May.
Moreover, the inflation of the volcanic edifice has resumed, at a rate that is significantly higher than before May 17th, which confirms the pressure of a superficial source but also of a deep source.
From a geochemical point of view, CO2 concentrations are decreasing.
An eruption might happen in the short term, but with the Piton, one never knows. The current alert level is « Sauvegarde ».
Source: OVPF.

Crédit photo: Wikipedia.

Les caprices du Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) // The whims of Piton de la Fournaise (Reunion Island)

J’ai bien failli rater une éruption du Piton de la Fournaise ! Pendant que j’étais aux Etats-Unis, le volcan réunionnais a fait semblant de vouloir entrer en éruption…mais il n’y a pas eu d’éruption…pour le moment ! Avec le Piton, on ne sait jamais !

Au vu des bulletins diffusés par l’Observatoire, l’histoire commence le 17 mai 2017. Depuis 13h40 (heure locale) une crise sismique est enregistrée sur les instruments d l’OVPF. Cette crise sismique est accompagnée de déformation rapide, signifiant que le magma a commencé sa propagation vers la surface. »

A 21 heures ce même jour, on peut lire : « Suite à la crise sismique débutée à 13h40, le tremor volcanique synonyme d’arrivée du magma à proximité de la surface est enregistré très progressivement depuis 20h10 environ heure locale. D’après les enregistrements de l’OVPF, l’éruption est localisée sur le flanc nord-est du cône terminal. Aucune confirmation visuelle n’a pu être confirmée pour l’instant sur les webcams du fait des mauvaises conditions météorologiques. »

3 bulletins sont diffusés le 18 mai. Ils nous apprennent que « la phase de tremor éruptif débutée le 17 Mai 2017 à 20h10 (heure locale) s’est arrêtée le 18 Mai 2017 à 01:00 (heure locale). L’arrêt de ce signal indique la fin de l’alimentation en magma en surface. Néanmoins la sismicité volcano-tectonique se poursuit. Aucune hypothèse n’est écartée quant à l’évolution dans les heures à venir. » L’origine du signal semble se situer dans le secteur nord-est de l’Enclos Fouqué. Des séismes volcano-tectoniques sont localisés sous la zone sommitale et sous le secteur nord-est de l’Enclos Fouqué. La reconnaissance aérienne effectuée ce même jour «n’a détecté aucune activité de surface au pied du rempart de Nez Coupé de Sainte Rose ni à l’extérieur de l’Enclos. Ceci suggère que le magma est passé à proximité de la surface générant des fractures « sèches » non émissives de lave en surface, et ne produisant qu’un dégazage à l’origine du trémor. » Autrement dit, on aurait affaire à une éruption avortée.

Le bulletin du 19 mai confirme la sismicité élevée dans la zone sommitale. Les déformations de l’édifice volcanique ont ralenti. Les concentrations de CO2 restent élevées mais ont cessé d’augmenter.

Le 20 mai, la sismicité se poursuit sous la zone sommitale. Aucune évolution des autres paramètres.

Le 21 mai, la sismicité sommitale semble marquer le pas.

22 mai : Confirmation de la baisse de la sismicité sommitale.

Le 23 mai, la sismicité reste faible, mais il semble que l’i=on assiste à une reprise de l’inflation. Tendance à confirmer.

« Les différentes mesures réalisées sur le terrain ces derniers jours ont permis de mettre en évidence deux nouvelles zones de fumerolles (l’une sur la coulée de Septembre 2016 et l’autre sur une coulée plus ancienne. Ces zones se situent sur le trajet pris par le magma en profondeur, confirmant l’arrivée du magma proche de la surface et son dégazage en surface via des fractures dites « sèches », et à l’origine du tremor enregistré le 17 Mai dernier. Ces zones de fumerolles, ainsi que les cartes de déformation et de sismicité montrent que le magma s’est propagé assez loin, jusqu’en bordure de l’Enclos. »

L’OVPF n’a pas diffusé de nouveau bulletin depuis le 23 mai. La situation reste sous haute surveillance. Les dernières mesures confirment qu’il y a bien eu une éruption avortée. Toutefois, on sait que des reprises d’activité éruptive ne sauraient être exclues sur le Piton de la Fournaise qui aime bien jouer avec les nerfs des scientifiques en poste à l’Observatoire !

Le niveau d’alerte est à 1 : Eruption probable ou imminente.

Crédit photo: Wikipedia