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

drapeau-francaisDes 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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drapeau anglaisScientists 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/

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

Le CO2 indien et les Trapps du Deccan // Indian CO2 and Deccan Traps

drapeau-francaisDans une note en date du 22 décembre 2015, j’écrivais que l’Inde semblait indifférente aux conclusions de la COP 21. En effet, le pays a toujours l’intention de doubler sa production de charbon d’ici 2020 et compte bien s’appuyer sur cette ressource dans les décennies à venir. En agissant ainsi, l’Inde restera probablement le troisième plus grand émetteur de carbone au monde.
La solution aux émissions de CO2 pourrait bien se trouver à l’intérieur de l’Inde! En effet, les géologues pensent que le pays possède une infrastructure géologique extraordinaire susceptible de fournir une solution naturelle au problème du changement climatique. Cette solution consisterait à capter le CO2 en provenance des centrales au charbon et à l’injecter sous les Trapps du Deccan pour un stockage permanent.
Les Trapps du Deccan – une épaisse accumulation de basalte solidifié résultat d’éruptions volcaniques il y a 65 millions d’années – occupent environ un tiers de la péninsule indienne. Leur épaisseur varie entre quelques centaines et quelques milliers de mètres et ils recouvrent d’épaisses roches sédimentaires. L’idée est d’injecter le CO2 dans les roches sédimentaires poreuses et d’utiliser la couche de basalte comme couvercle pour empêcher le gaz de s’échapper.
Des études en laboratoire ont confirmé que le CO2 réagit avec le calcium, le magnésium et les silicates riches en fer à l’intérieur de la lave, les transformant en carbonates stables tels que la calcite, la dolomite, la magnésite et la sidérite. Les chercheurs estiment que l’on pourrait entreposer dans les Trapps du Deccan 300 000 millions de tonnes de CO2 – l’équivalent de ce que les humains produisent en 20 ans. Plusieurs tentatives fructueuses à petite échelle ont été effectuées pour injecter du CO2 dans du basalte en Islande et dans l’État de Washington.
Lorsqu’elles réalisèrent le potentiel des Trapps du Deccan comme option de stockage du CO2 sur le long terme, les agences gouvernementales indiennes, en collaboration avec des scientifiques américains, ont proposé en 2007 une étude sur le terrain pour étudier la faisabilité du projet. Malheureusement, l’étude n’a jamais été menée à son terme. L’Inde s’est retirée du projet en 2009 quand elle a réalisé qu’il n’y aurait pas, dans le court terme, d’accords internationaux contraignants sur les émissions de gaz à effet de serre. Il ne fait malheureusement guère de doute que la COP 21 ne fera pas, elle non plus, avancer les choses.
Source: The Economic Times.

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drapeau-anglaisIn a previous post (December 22nd, 2015), I indicated that it looked as if India was indifferent to the conclusions of the Paris climate conference. Indeed, the country still plans to double its coal output by 2020 and rely on the resource for decades afterwards. Doing so, India will probably remain the world’s third-largest carbon emitter.
The solution to the Indian CO2 emissions might well lie in India itself! Indeed, geologists think the country is blessed with an extraordinary geological feature that may provide a natural solution to the problem of climate change. This solution would consist in capturing the CO2 coming out of coal-fired power plants and injecting it below the Deccan Traps for permanent storage.
The Deccan Traps – a thick accumulation of solidified basalt from volcanic eruptions 65 million years ago – occupies about a third of peninsular India. The trap cover varies in thickness from a few hundred to a few thousand metres and, below this, lie thick sedimentary rocks. The idea is to pump the CO2 through the porous sedimentary rocks and use the basalt layer above as a « cap » to stop the gas from escaping.
Laboratory studies have confirmed that CO2 reacts with calcium, magnesium and iron rich silicates in the lava, turning them into stable carbonate minerals such as calcite, dolomite, magnesite and siderite. Researchers estimate that the Deccan Traps might be able to hold 300,000 million tonnes of CO2 – as much as humans produce in 20 years. Several small-scale but successful attempts have been made to inject CO2 into basalts in Iceland and in Washington State.
Realizing the potential of the Deccan Traps as long-term CO2 storage option, Indian government agencies, jointly with American scientists, proposed in 2007 a field study to investigate the feasibility of the project. Unfortunately, the study was never completed. Interest on the Indian side waned after it became clear in 2009 that no binding international emissions agreements were going to happen any time soon. The odds are that the last Paris climate conference will not make matters better.
Source: The Economic Times.

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/wp-content/uploads/2015/10/trapps.jpg

Vue des Trapps du Deccan (Photo: Wikipedia)

Vers la mort du permafrost? // Will the permafrost die?

drapeau-francaisLes scientifiques du laboratoire du pergélisol de l’Université de l’Alaska à Fairbanks ont déclaré lors d’une conférence de la réunion annuelle de l’American Geophysical Union à San Francisco que le permafrost de la région de North Slope en Alaska se réchauffe beaucoup plus rapidement que prévu.
Dans les années 1980, la température annuelle moyenne de la couche supérieure du pergélisol dans cette région de l’Alaska située le long de l’Océan Arctique était de -8°C. Cette année, elle est de -3°C et des mesures récentes ont même révélé qu’elle s’approchait de 0°C, donc du niveau de dégel. Trois décennies de mesures dans la région de North Slope montrent que la température du pergélisol évolue de pair avec la température de l’air.
L’ampleur du dégel dans les prochaines années et le degré d’affaissement des sols dépendront du niveau du changement climatique pendant le reste du 21ème siècle. Les dernières projections montrent qu’une réduction des émissions de dioxyde de carbone pourrait sauver le pergélisol de North Slope. En conséquence, si les émissions de CO2 continuent d’augmenter au rythme actuel, le réchauffement généralisé du pergélisol va également augmenter de façon spectaculaire. Si l’on prend en compte le scénario proposé par le Representative Concentration Pathway (scénario RCP 8.5), considéré comme le modèle de référence, le résultat sera que sur plus des deux tiers de la région de North Slope d’ici la fin du siècle, la température annuelle moyenne à deux mètres de profondeur sera d’environ 0°C. Selon ce même scénario, de vastes étendues de terre resteront décongelées tout au long de l’année, avec un type de sol connu sous le nom de talik. En conséquence, le sol s’affaissera à grande échelle, souvent de plusieurs mètres sur de vastes surfaces.
Toutefois, si l’on se réfère au scénario RCP 4.5 – une projection qui suppose une stabilisation des émissions de carbone vers le milieu du 21ème siècle et un niveau inférieur de réchauffement de la planète en 2100 – le pergélisol resterait relativement stable. Certes, il y aurait encore des affaissements du sol, mais ils ne dépasseraient guère une vingtaine de centimètres.
Le réchauffement provoqué par les émissions mondiales de CO2 n’est pas le seul facteur à l’origine de la fonte du permafrost de North Slope. Le développement des champs pétrolifères – en particulier les couches de gravier utilisées lors des extractions – contribuent à accélérer son réchauffement. Pour l’industrie pétrolière, le dégel du permafrost et les affaissements de terrain qu’il induit représentent de nouveaux défis. Les prévisions faites par les compagnies pétrolières reposent sur d’anciennes évaluations du pergélisol, avec un sol froid et solide, ce qui n’est plus le cas. A l’avenir, l’industrie pétrolière devra faire face à de nouveaux problèmes avec le réchauffement du sol. Il existe des solutions d’ingénierie pour y remédier, mais elles seront de plus en plus coûteuses.
Au cours de la première décennie du 21ème siècle, le pergélisol couvrait 99% des cinq unités du National Park Service du nord de Alaska. En 2050, une époque où les températures dans cette partie de l’Alaska devraient être plus chaudes de 2°C que maintenant, 89% des terres devraient avoir du permafrost sous la surface de leur sol. À la fin du siècle, seules 36% de terres auront du pergélisol.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau-anglaisScientists of the permafrost laboratory at the University of Alaska Fairbanks said at a conference of the American Geophysical Union annual meeting in San Francisco that North Slope permafrost in Alaska is warming far more rapidly than previously anticipated.
In the late 1980s, the mean annual temperature of the top layer of permafrost in that region of Alaska along the Arctic Ocean was -8°C. This year, it was -3°C, and has been even warmer and closer to the thaw level in some recent measurements. Three decades of records from the North Slope show that permafrost temperatures closely track air temperatures.
Just how much will thaw in the future, and how much ground will sink as a result of thaw, depends on the degree of climate change through the rest of the 21st century. New projections show that reductions in carbon dioxide could save North Slope permafrost. Should carbon emissions continue to rise at current rates, widespread warming of the permafrost will also increase dramatically. Under what is known as the Representative Concentration Pathway (RCP 8.5 scenario) – considered the reference model – the result will be that on more than two-thirds of the North Slope region by the end of the century, mean annual temperature at two meters’ depth will be about zero degrees Celsius. Under that scenario, large sections of land will be thawed throughout the year, a type of soil known as talik. Correspondingly, land over most of the area will slump, with large sections subsiding by several meters.
But under a scenario known as RCP 4.5 – a projection that assumes a leveling off of carbon emissions by about mid-century and a lower level of global warming through 2100 – the permafrost remains largely stable. There will be ground sinking across nearly all of the North Slope area under the RCP 4.5 scenario, but most of it will be no deeper than 20 centimeters.
The warming caused by global carbon emissions is not the only factor causing North Slope permafrost to warm and edge toward thaw. Oil field development – particularly gravel pads used for oil operators – exacerbates the warming of permafrost.
For the oil industry, the expected thaw and land slumping mean new challenges. Development to date was based on past permafrost conditions, with cold and solid ground. In the future, the industry will face problems as the ground warms. There are some engineering solutions to fix it, but these solutions will be more and more expensive
In the first decade of the 21st century, permafrost covered 99% of the five National Park Service units across northern Alaska. By 2050, a time when temperatures in that part of Alaska are expected to be 2 degrees Celsius warmer than now, 89% of the land is expected to have permafrost beneath the current active soil layer. By the end of the century, only 36% will have permafrost.
Source: Alaska Dispatch News.

Drunken-forest

Les « drunken forests », forêts ivres des hautes latitudes, sont les témoins de la fonte du permafrost. Les racines des arbres ne sont plus maintenues en place par le sol gelé.  (Photo: C. Grandpey)

L’Arctique en 2015 : Un gros sujet d’inquiétude // The Arctic in 2015 : A lot to worry about

drapeau-francaisSelon un rapport annuel publié cette semaine par le gouvernement et des scientifiques universitaires, les températures de l’air au-dessus de l’Arctique en 2015 sont les plus élevées jamais enregistrées depuis 1900. L’Arctic Report Card 2015, un projet parrainé par la National Oceanic and Atmospheric Administration et rédigé par 72 scientifiques de 11 nations, fait le point sur l’état de la météo, de la banquise, de la couverture neigeuse, ainsi que de la faune marine et terrestre dans l’Arctique et les terres subarctiques, et montre les changements subis par ces régions qui continuent à se réchauffer deux fois plus vite que le reste de notre planète. Le rapport arrive quelques jours après que les gouvernements de 196 pays aient conclu un accord à Paris pour réduire les émissions de dioxyde de carbone. Ces gouvernements se sont engagés à limiter le réchauffement climatique à 2 degrés Celsius et ont fixé un objectif plus ambitieux de 1,5 degré.

Voici quelques-unes des conclusions de l’Arctic Report Card:
Si la promesse de la COP 21 de limiter le réchauffement climatique à 2°C était tenue, cela n’arrêterait ou n’inverserait pas le changement climatique dans l’Arctique dans le court terme, a déclaré un co-auteur du rapport. « Même si le monde limite le réchauffement à 2 degrés, il faut s’attendre à un réchauffement de 4 ou 5 degrés pour les hivers 2040 – 2050 dans l’Arctique au vu du CO2 qui se trouve déjà dans l’atmosphère et que nous y introduirons dans les 20 prochaines années ». Cependant, selon ce même scientifique, si des mesures drastiques sont prises dès à présent pour réduire ces émissions de CO2, la prochaine génération aura probablement encore un été sans glace, mais on peut espérer que la suivante verra un début du retour de la banquise.
Pour l’instant, la banquise poursuit sa tendance à la disparition saisonnière. En février 2015, la banquise de l’Arctique a atteint son maximum annuel, mais c’est le niveau le plus faible enregistré depuis le début des observations satellitaires en 1979. La saison de fonte a commencé 15 jours plus tôt que la moyenne et occupe la deuxième place par sa précocité dans 38 années de données satellitaires. En février et mars, époque où le gel est à son maximum, 70% de la banquise étaient composée de glace nouvelle et fragile de l’année et seulement 3% étaient occupés par une glace pluriannuelle de plus de 4 ans. Il faut comparer ces chiffres à ceux de1985, époque où 20% de la glace était âgée de plus de 4 ans et seulement 35% était de la glace dans sa première année.
Au cours de l’année 2015, l’augmentation de la température de l’air de l’Arctique a été spectaculaire. Pour les terres situées au nord de 60 degrés de latitude, la température moyenne annuelle de l’air en surface a été de 1,3°C supérieure à la moyenne mesurée sur le long terme entre1981 et 2010, avec une élévation de 2,9°C depuis le début du 20ème siècle. Cela signifie que la température de l’air sur les terres du Nord circumpolaire en 2015 marque un record depuis le début des relevés précis.
Il existe un lien étroit entre la hausse des températures dans l’Arctique et les conditions climatiques dans les latitudes plus tempérées. Cela est particulièrement évident dans le Pacifique Nord, où l’air chaud qui a traversé l’Alaska entre novembre 2014 et juin 2015 a créé des conditions favorables au développement de violents incendies dans cet Etat.
La température des eaux de surface dans toutes les mers de l’Arctique est en hausse et le réchauffement le plus spectaculaire en 2015 a été observé dans la mer des Tchouktches en Alaska et dans l’est de la Baie de Baffin au large du Groenland où la températures de l’eau de surface a augmenté de 0,5°C par décennie depuis 1982.
La fonte de la neige continue à se produire plus tôt au printemps – une tendance observée précédemment – et le manteau neigeux en juin en Amérique du Nord et dans l’Arctique eurasien a été en 2015 le deuxième par sa faiblesse depuis le début des relevés satellitaires en 1967.
Une constatation assez surprenante a été mise en évidence dans le rapport : On observe une tendance au « brunissement » de la toundra avec la disparition des plantes dans l’Arctique. Jusqu’à récemment, la végétation des hautes latitudes fleurissait et se répandait à la surface du sol, mais ce processus est inversé. La verdeur de la toundra en 2014, l’année de mesure la plus récente, était inférieure à la moyenne établie sur 33 ans.
Source: NOAA Arctic Report Card 2015: http://www.arctic.noaa.gov/reportcard/exec_summary.html

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drapeau-anglaisAir temperatures over the Arctic landscape were higher over the past year than at any other time since 1900, according to an annual report released Tuesday by government and academic scientists. The 2015 Arctic Report Card, a project sponsored by the National Oceanic and Atmospheric Administration and authored by 72 scientists from 11 nations, details the state of weather, sea ice, snow cover and marine and wildlife habitat in the Arctic and subarctic, and how those have changed as the region continues to warm at about twice the global pace. The report comes days after governments of 196 nations reached an agreement in Paris to curb carbon dioxide emissions. The governments committed to limit global warming to 2 degrees Celsius and set a more ambitious goal of achieving a 1.5-degree limit.
Here are some of the conclusions of the report:
Accomplishing the 2°C promise of the Paris conference would not arrest or reverse Arctic climate change in the short term, said a co-author of the Arctic Report Card. “If the globe goes to 2-degree warming, we’re looking at a 4- or 5-degree warming for the winter in the Arctic by 2040, 2050. That’s based upon the CO2 that we’ve already put into the atmosphere and will be putting in for the next 20 years.” However, provided actions are taken now to curb emissions, the next generation may see an ice-free summer but, hopefully, their descendants will see a return of more sea ice later in the century.
For now, sea ice is continuing its trend toward seasonal disappearance. In February, Arctic sea ice extent hit its annual maximum; the lowest maximum since satellite records began in 1979. The melt season began 15 days earlier than average and was the second-earliest start in the 38-year satellite record. In February and March, the time of peak freeze, 70 percent was new and fragile first-year ice and only 3 percent was thick multiyear ice more than 4 years old. That compares to the situation in 1985, when 20 percent of the ice was more than 4 years old and only 35 percent was first-year ice.
Over the past year, the increase in Arctic air temperature was dramatic. For lands north of 60 degrees latitude, average annual surface air temperatures were 1.3°C warmer than the long-term average measured from 1981 to 2010, and 2.9°C warmer since the beginning of the 20th century. That means air temperatures over land in the circumpolar north were higher during the course of the past year than at any other time since detailed records first began being kept.
There are strong connections between the usual warmth in the Arctic and conditions in more temperate latitudes. That was particularly evident in the North Pacific, where warm air flowed across Alaska from November 2014 to June 2015, creating conditions that contributed to the state’s second-biggest wildfire season on record.
Sea-surface temperatures in all seas of the Arctic Ocean are increasing, and the most dramatic warming over the past year was found in the Chukchi Sea off Alaska and eastern Baffin Bay off Greenland, where surface water temperatures have risen 0.5°C per decade since 1982.
Spring snowmelt continues to occur earlier, a trend previously observed, and June snowpack in the North American and Eurasian Arctic was the second lowest in a satellite record that goes back to 1967.
One puzzling finding highlighted in the report is a trend to tundra “browning” – the disappearance of plants in the Arctic. Until recently, high-latitude vegetation was blooming and spreading, but that process has reversed. Tundra greenness in 2014, the most recent year of measurement, was below the 33-year average.
Source : NOAA Arctic Report Card : http://www.arctic.noaa.gov/reportcard/exec_summary.html

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Photo: C. Grandpey