L’Everest et le réchauffement climatique // Mt Everest and global warming

Comme je l’ai écrit dans des notes précédentes, bien qu’étant la plus haute montagne du monde, l’Everest (8 848,86 m) subit lui aussi les effets du changement climatique. Les glaciers fondent et rendent les cadavres d’alpinistes qui ont été pris dans des avalanches ou sont tombés dans de profondes crevasses. Une récente mission scientifique a révélé que la situation est encore plus inquiétante que prévu.

Selon deux nouvelles études publiées en novembre 2020 dans iScience et One Earth, la pression atmosphérique près du sommet de l’Everest tend à augmenter, avec plus d’oxygène pour pouvoir respirer, tandis les glaciers fondent à une vitesse encore jamais observée et laissent échapper de plus en plus d’eau de fonte. En conséquence, ces changements auront un impact sur les alpinistes qui escaladent la montagne et les populations locales dans les vallées himalayennes.

Pour obtenir plus d’informations sur l’Everest, une expédition a été organisée en 2019. Elle regroupait 34 scientifiques dont la mission était de collecter des données glaciologiques et météorologiques en installant les stations météorologiques les plus hautes du monde.

Dans une étude publiée dans iScience, l’équipe scientifique explique que la pression atmosphérique sur l’Everest fluctue depuis les années 1970. Jusqu’à présent, seule une poignée d’alpinistes a réussi à gravir l’Everest sans avoir recours à des bouteilles d’oxygène. Mais cela pourrait changer dans les prochaines années car le changement climatique provoque une plus grande densité de l’air, avec davantage d’oxygène disponible à très haute altitude. Les scientifiques expliquent que lorsque la température augmente, les molécules se déplacent plus rapidement. Lorsqu’elles commencent à entrer en collision, la pression augmente. Une hausse de la pression signifie plus de molécules, avec davantage d’oxygène disponible pour pouvoir respirer.

Pour analyser les changements atmosphériques, les chercheurs ont collecté des données fournies par les stations météorologiques qu’ils ont installées lors de l’expédition sur l’Everest en 2019. Ils ont couplé les dernières données fournies par les stations aux analyses fournies par le Centre européen de prévisions météorologiques à moyen terme. Ainsi, ils ont pu reconstituer le climat de l’Everest de 1979 à 2020. Les scientifiques ont ensuite utilisé les données climatiques pour modéliser l’évolution de l’atmosphère autour de l’Everest au fil du temps et voir comment elle continuera à changer avec le réchauffement de la planète. Les modèles montrent que si les températures globales augmentent de 2 degrés Celsius au-dessus des niveaux préindustriels – une situation probable dès 2050 – la disponibilité en oxygène sur l’Everest augmentera de 5%. Cela suffit à faire la différence entre la vie et la mort pour un alpiniste qui escalade les dernières pentes de la montagne.

L’équipe scientifique a été surprise de constater avec quelle vitesse la pression atmosphérique pouvait varier sur l’Everest. Un jour, l’air au sommet peut être respirable sans apport d’oxygène supplémentaire; quelques jours plus tard, la pression atmosphérique peut plonger de façon spectaculaire, rendant la montagne impossible à gravir.

Si les changements atmosphériques sur l’Everest ne sont pas visibles à l’œil nu, l’impact du changement climatique sur les glaciers est impressionnant. Les sommets qui montraient une belle blancheur avec la neige et la glace sont maintenant tous noirs. En outre, les inondations causées par la fonte des glaciers – rares dans le passé – se produisent désormais plus fréquemment et sont imprévisibles.

L’étude publiée en novembre 2020 dans One Earth explique que les glaciers ont beaucoup reculé depuis les années 1960, parfois de 150 mètres dans certaines régions. Les scientifiques de la dernière expédition ont étudié 79 glaciers, dont le glacier de Khumbu, le plus haut glacier du monde. Ils ont constaté qu’entre 2009 et 2018, les glaciers ont reculé presque deux fois plus vite que dans les années 1960. Certaines observations révèlent qu’ils ont parfois perdu la moitié de leur épaisseur depuis les années 1960.

La fonte des glaciers himalayens est provoquée par une augmentation d’un degré Celsius de la température moyenne de 2000 à 2016, par rapport à la moyenne entre 1975 et 2000. Bien que la hausse des températures soit la principale cause du recul et de l’amincissement des glaciers himalayens, d’autres facteurs majeurs doivent être pris en compte. Au fur et à mesure que les glaciers reculent, ils laissent souvent derrière eux des débris rocheux et mettent à nu leur encaissant. Les roches ainsi exposées absorbent plus de rayonnement solaire, ce qui fait fondre la glace à proximité. L’eau de fonte s’infiltre ensuite dans les orifices creusés par le recul des glaciers, ce qui donne naissance à de petits étangs En fin de compte, ces petits étangs se regroupent et forment de vastes lacs glaciaires. C’est ainsi que plus de 400 nouveaux lacs se sont formés entre 1990 et 2015. Comme je l’ai déjà écrit, ces lacs sont parfois maintenus en place par des moraines fragiles qui peuvent s’éventrer et déclencher des inondations dévastatrices.

En plus des 18 communautés qui vivent au pied de l’Everest, près de deux milliards de personnes dépendent de la chaîne himalayenne pour leur approvisionnement en eau. La fonte accélérée des glaciers met en péril cette source en eau et menace la vie et les moyens de subsistance de près d’un cinquième de la population mondiale. Bien qu’une fonte plus rapide des glaciers puisse signifier plus d’eau, cela ne sera que temporaire.

Source: Smithsonian Magazine.

L’étude n’en parle pas, mais il est bien évident que si le sommet de l’Everest est accessible sans apport d’oxygène supplémentaire dans les prochaines années, de plus en plus d’expéditions auront envie d’atteindre le toit du monde, avec la pollution que cela suppose. J’ai déjà attiré l’attention sur les tonnes de détritus que les sherpas redescendent dans les vallées chaque année…

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As I put it in previous posts, although being the highest mountain in the world, Mt Everest (8,848.86 m) undergoes the effects of climate change. The glaciers are melting and giving back the corpses of climbers who were caught in avalanches or fell into deep crevices. However, a recent scientific mission has revealed that the situation is more worrisome than predicted.

According to two new studies published in November 2020 in iScience and One Earth, the air pressure near Everest’s summit is rising, making more oxygen available to breathe, and glaciers are melting at unprecedented rates, leading to more meltwater. As a consequence, the changes will impact climbers scaling the mountain and local people who live in the Himalayan valleys.

To learn more about Mt Everest, an expedition was set up in 2019. It included 34 scientists whose mission was to collect glaciological and meteorological data by installing the highest weather stations in the world.

In a study published in iScience, the scientific team documented how the atmospheric pressure on Everest has fluctuated since the 1970s. Up to now, only a handful of mountaineers managed to climb the mountain without supplemental oxygen. But that may get easier in the future as climate change is causing the air to slowly thicken, which means more oxygen is available at higher altitudes. The scientists explain that when temperature rises, molecules move faster. When they start to collide with each other, pressure increases. More pressure means more molecules, making more oxygen available to breathe.

To analyze the changes in the atmosphere, the researchers collected data provided by the weather stations they installed on the Everest expedition in 2019. They coupled their latest data with analyses provided by the European Centre for Medium Range Weather Forecasting. Thus, they were able to reconstruct what the climate was like on Everest from 1979 to 2020.

The scientists then used the climate data to model how the atmosphere around Everest has changed over time and how it will continue to change as the planet warms. Their models suggest that if global temperatures increase by 2 degrees Celsius above pre-industrial levels – a situation likely as early as 2050 – the maximum rate of oxygen consumption on Everest will increase by 5 percent. This is enough to make a difference between life and death for a mountaineer climbing Mt Everest’s last hundreds of metres.

The scientific team was surprised when they saw haw fast the atmospheric pressure can vary on Everest. In the same way, the climate can vary remarkably within a span of a few days. On one day, the air at the summit can feel breathable without supplemental oxygen; a few days later, the atmospheric pressure can plunge dramatically, making the mountain impossible to climb.

If atmospheric changes on Everest are not visible to the naked eye, the impact of climate change on glaciers is impressive. Summits that used to look white with the snow and the ice are now all black. Besides, the floods caused by melting glaciers – which were rare in the past – are now happening more frequent and are unpredictable.

The study published in November 2020 in One Earth explains that glaciers have thinned dramatically since the 1960s, in some areas by as much as 150 metres. The scientists in the last expedition studied 79 glaciers, including the Khumbu Glacier, the highest glacier in the world. They found that between 2009 and 2018, glaciers thinned at nearly twice the rate that they did in the 1960s. Some estimates suggest that a few glaciers have areas that have lost half of their thickness since the 1960s.

The melting of Himalayan glaciers is caused by a one degree Celsius increase in average temperature from 2000 to 2016, compared with the average between 1975 and 2000.

Although rising temperatures are the primary drivers of glacier thinning, other major factors are at play. As the glaciers retreat, they often leave behind them rocky debris and expose bare cliffs on the mountainsides. The exposed rocks absorb more radiation from the sun, melting the adjacent ice. The melted water then seeps into the troughs created by the retreating glaciers, creating small ponds. The ponds melt the surrounding ice, and more water fills the ponds. Ultimately, clusters of ponds join up and form huge glacial lakes. As a result, more than 400 new lakes formed between 1990 and 2015. As I put it before, these lakes are sometimes kept in place by fragile moraines that can break open and trigger devastating floods.

In addition to the 18 local communities residing in the Himalayas, nearly two billion people depend on the mountain range for a source of freshwater. As melting accelerates, it puts that once-steady source of water in jeopardy, threatening the lives and livelihoods of nearly a fifth of the world’s population. Although faster melting might mean more water, this will only be temporary.  .

Source : Smithsonian Magazine.

The study does not mention it, but it is quite obvious that if the summit of Everest is accessible without an additional oxygen supply in the coming years, more and more expeditions will want to reach the roof of the world, with the pollution that this implies. I have already drawn attention to the tons of rubbish that Sherpas bring down into the valleys every year …

Vue du sommet de l’Everest (Crédit photo : Wikipedia)

Glaciers himalayens vus depuis l’espace (Source : NASA)

Nouvelle histoire d’eau à Hawaii // New story about water in Hawaii

Quand on me parle d’Hawaii, ce mot est synonyme de volcans, d’éruptions et de coulées de lave. En ce moment, les éruptions sont au point mort et le Kilauea a cessé d’émettre de la lave au mois d’août 2018. La dernière éruption a laisse derrière elle un immense gouffre au sommet du volcan, là où mijotait un superbe lac de lave. Au fond de ce gouffre de 500 mètres, les scientifiques du HVO ont vu apparaître en juillet 2019 une poche d’eau qui a fini par former une mare puis un petit lac dont la superficie et la profondeur augmentent semaine après semaine. Début novembre 2020, cette profondeur était d’une cinquantaine de mètres.

Dans une note rédigée le 12 octobre 2019, j’explique l’origine cette eau.

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/10/12/kilauea-hawaii-leau-de-lhalemaumau-the-water-in-halemaumau-crater/

Quand ils ont vu l’eau apparaître au fond de l’Halema’uma’u, les scientifiques ont proposé deux hypothèses : ce pouvait être le résultat de l’accumulation d’eau de pluie, ou bien une résurgence de la nappe phréatique qui se trouve sous le cratère de l’Halemau’mau. Au moment de l’éruption, quand le plancher de la caldeira s’est effondré et a été remplacé par le gouffre profond que l’on observe aujourd’hui, le niveau de la nappe phréatique s’est abaissé sous le cratère nouvellement formé, tout en étant isolée de la lave par un manchon de matériaux.. Une fois l’éruption terminée en août 2018, la situation géologique du sommet du Kilauea s’est stabilisée, de sorte que le niveau de la nappe phréatique a commencé à s’élever et, peu à peu, a probablement retrouvé son niveau d’origine, autrement dit un équilibre hydraulique avec la nappe phréatique.

La poche d’eau au fond de l’Halema’uma’u confirme donc la présence d’une vaste nappe phréatique sous la partie sommitale du Kilauea. C’est important car à Hawaii, comme dans beaucoup d’îles, l’eau est un bien précieux. Essentiellement à cause de l’afflux de touristes, la demande en eau est très forte dans l’archipel hawaiien et une grande partie de l’eau qui s’accumule à la surface au moment des précipitations disparaît avant de pouvoir être utilisée. On sait toutefois que la majeure partie de l’eau s’infiltre dans des d’aquifères côtiers, couches souterraines de roches poreuses.

Un article paru dans Courrier International offre de grands espoirs aux Hawaiiens quant à leur alimentation en eau. Grâce à une nouvelle technique qui repose sur le traçage de la résistivité électrique, une équipe d’hydrogéologues a découvert que le sol volcanique de l’archipel hawaiien collectait et accumulait l’eau douce sous le fond de l’océan. Les scientifiques ont détecté un immense réservoir d’eau douce qui n’avait jamais été identifié jusque-là, à 500 mètres sous le plancher océanique. Les Les résultats de leur étude ont été publiés dans Science Advances le 25 novembre 2020.

Situé à 4 kilomètres au large de la côte ouest de la Grande Ile, ce réservoir contiendrait 3,5 kilomètres cubes d’eau douce. Il pourrait constituer une aide précieuse pour éviter les pénuries et éloigner les menaces de sécheresse. En outre, il semble que l’eau de ce vaste réservoir soit plus facile à pomper que les aquifères côtiers, car elle est sous haute pression. L’équipe de chercheurs estime que ce nouveau réservoir offshore est constitué par l’eau qui s’écoule des aquifères côtiers.

Si le pompage de cette eau sous le plancher océanique ne semble pas poser de gros problèmes techniques, il soulève toutefois un certain nombre de questions. Certains scientifiques se montrent prudents. L’ensemble du système aquifère est probablement connecté et le pompage de cette eau au large de Big Inland pourrait avoir un impact négatif sur les écosystèmes et sur les quantités d’eau disponibles pour les pompes sur l’île.

En dépit de ces réserves, la découverte de cet immense réservoir d’eau douce est une bonne nouvelle. Certains imaginent même une situation identique dans d’autres îles volcaniques comme la Réunion, les archipels du Cap-Vert et des Galapagos, qui présentent une géologie similaire.

Source : Courrier International.

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When people talk to me about Hawaii, the word is synonymous with volcanoes, eruptions and lava flows. These days, the eruptions are at a standstill and Kilauea stopped emitting lava in August 2018. The last eruption left behind a huge chasm at the top of the volcano, instead of the superb lava lake. At the bottom of this 500-metre chasm, HVO scientists saw a pocket of water appear in July 2019; it eventually formed a pond and then a small lake whose area and depth increased week after week. Early in November 2020, its depth was around 50 metres. In a post written on October 12th, 2019, I explained the origin of this water. https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/10/12/kilauea-hawaii-leau-de-lhalemaumau-the-water-in-halemaumau-crater/

When they saw water appear at the bottom of Hale’uma’u, the scientists proposed two hypotheses: it could be the result of the accumulation of rainwater, or a resurgence of the water table which is located under the Halemau’mau Crater. At the time of the eruption, when the caldera floor collapsed and was replaced by the deep chasm seen today, the groundwater level dropped below the newly formed crater, while being isolated from the lava by a layer of materials .After the eruption ended in August 2018, the geological situation of the summit of Kilauea stabilized, so that the groundwater level began to rise and, little by little, probably regained its original level, in other words a hydraulic equilibrium with the water table.

The pocket of water at the bottom of Halema’uma’u therefore confirms the presence of a large water table below the summit of Kilauea. This is important because in Hawaii, like many islands, water is a precious commodity. Mainly because of the influx of tourists, the demand for water is very high in the Hawaiian archipelago and much of the water that collects on the surface during rainfall disappears before it can be used. However, most of the water is known to seep into coastal aquifers which are subterranean layers of porous rocks.

An article in Courrier International offers Hawaiians high hopes for their water supply. Using a new technique that relies on electrical resistivity tracing, a team of hydrogeologists discovered that the volcanic soil of the Hawaiian archipelago collects and accumulates fresh water under the ocean floor. The scientists have detected a huge reservoir of freshwater that had never been identified before, 500 meters below the sea floor. The results of their study were published in Science Advances on November 25, 2020.

Located 4 kilometres off the west coast of the Big Island, this reservoir is said to contain 3.5 cubic kilometres of fresh water. It could be of great help in avoiding shortages and warding off threats of drought. In addition, the water from this vast reservoir appears to be easier to pump than coastal aquifers because it is under high pressure. The research team believes that this new offshore reservoir is made up of water flowing from coastal aquifers.

If pumping this water under the ocean floor does not seem to pose major technical problems, it does raise a number of questions. Some scientists are cautious. The entire aquifer system is likely connected, and pumping this water off Big Inland could have a negative impact on ecosystems and the amount of water available for pumps on the island.

Despite these reservations, the discovery of this immense reservoir of fresh water is good news. Some even imagine a similar situation in other volcanic islands such as Réunion, the archipelagos of Cape Verde and the Galapagos, which have similar a geology.

Source: Courrier International.

Une réserve d’eau douce au large de Green Sand Beach ? (Photo : C. Grandpey)

La fonte des glaciers chinois // The melting of Chinese glaciers

Le réchauffement climatique fait fondre les glaciers de la planète et la Chine ne fait pas exception. S’étendant sur plus de 18 kilomètres carrés, le glacier Laohugou n°12 est le plus grand glacier de la chaîne des Monts Qilian, dans le nord de la Chine, mais la hausse des températures le fait reculer à une vitesse record. Par exemple, depuis 2005, le glacier a reculé de plus de 150 mètres et l’avenir est sombre pour l’ensemble des 2 684 glaciers des Monts Qilian. La température moyenne a augmenté de façon vertigineuse depuis les années 1950. La neige a aussi été plus abondante, mais elle n’a pas suffi pour compenser la fonte des glaciers sous les coups de boutoir du réchauffement climatique.

Comme dans la plupart des autres endroits du monde, le glacier Laohugou a accéléré sa fonte au milieu des années 1980. À la fin des années 1990, il a commencé à reculer à un rythme encore plus rapide. Ensuite, le processus de fonte s’est poursuivi au même rythme tout au long du 21ème siècle.

Les mesures montrent que le glacier recule à raison d’une dizaine de mètres par an depuis l’an 2000. Pour le glacier, ce n’est pas une bonne nouvelle, mais la fonte du glacier présente un avantage : elle permet une bonne alimentation en eau de la région. Dans le cours d’eau à proximité du Laohugou, le débit a pratiquement doublé en 60 ans. Dans une région sèche et aride comme le nord-ouest de la Chine, l’eau est essentielle pour les agriculteurs. Mais cette abondance d’eau de fonte ne durera pas éternellement. Les glaciologues chinois pensent que les glaciers de la région pourraient disparaître d’ici 2050, entraînant avec eux une inévitable crise de l’eau.

Source: Yahoo News.

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Global warming is melting glaciers around the world and China is no exception. Spanning over 18 square kilometres, the Laohugou No.12 glacier is the largest glacier in the Qilian mountain range of northern China. But rising temperatures are causing it to shrink at a record pace. For instance, since 2005 the glacier has shrunk by more than 150 metres, and the outlook is grim for all of the 2,684 glaciers in the Qilian mountain range. Average temperatures have risen incredibly since the 1950s. Snowfall has increased too, but it has not been nearly enough to compensate for the loss to the glaciers caused by global warming.

Like in most other places of the world, the Laohugou glacier accelerated its melting in the mid 1980s. By the end of the 1990s it started shrinking at an even faster rate. Then the melting process continued a rapid rate through the 21st century.

Initial monitoring results suggest that the glacier has been shrinking at a rate of about 10 or so metres per year since the year 2000. For the glacier this is not a healthy sign because the rate that it is shrinking just keeps getting faster. At present however, glacial melt is a temporary bonus for the water supply in the region. In the stream near the Laohugou No.12, runoff is around double what it was 60 years ago. In a dry and arid region like north-western China, water is a lifeline for local farmers. But this bounty of extra melting water will not go on forever. Chinese glaciologists predict the glaciers might disappear by 2050, leading to a future water crisis.

Source: Yahoo News.

Localisation du glacier Laohugou No.12 (LHG)

Colorimétrie de la pièce d’eau de l’Halema’uma’u (Hawai) // Colorimetry of Halema’uma’u’s water pond (Hawaii)

Aujourd’hui, le Kilauea n’est plus en éruption. Sans coulées de lave à étudier, les scientifiques du HVO se tournent désormais vers la pièce d’eau au fond du cratère de l’Halema’uma’u. Cela fait maintenant 15 mois que des eaux souterraines chaudes s’infiltrent dans le cratère d’effondrement apparu suite à l’évacuation du lac de lave et d’une partie de la chambre magmatique sommitale en 2018. Étant donné que le fond du cratère d’effondrement et la pièce d’eau sont physiquement inaccessibles, le HVO utilise des techniques à distance pour surveiller cet environnement changeant et potentiellement dangereux. Le HVO utilise des drones pour collecter des échantillons d’eau et les analyses chimiques donnent une idée de leur composition. Des caméras conventionnelles et thermiques surveillent en permanence la surface du lac et les fumerolles tout autour. Le LiDAR (Light Detection and Ranging) permet d’analyser l’évolution de la morphologie du lac. Un modèle numérique de terrain (MNT) est intégré aux mesures du niveau d’eau pour calculer la profondeur, le volume et le débit du lac. Ces ensembles de données quantitatives sont complétés par les comptes rendus écrits fournis par les scientifiques du HVO. Lorsque la pièce d’eau a été observée pour la première fois, c’était une mare de couleur turquoise à l’aspect laiteux. Plus tard sont apparues des teintes jaunes et des bordures vertes. Aujourd’hui, la surface du lac présente des lobes d’eau couleur rouille au-dessus d’une couche de couleur brun foncé, avec des taches brun clair. Des apports d’eau verdâtre émergent de la berge rocheuse le long de laquelle plusieurs taches rouges ont récemment été observées. La surface de l’eau est une mosaïque en mouvement constant. Ce patchwork de couleurs indique probablement des zones de température et des composants dissous différents. Leur mouvement est probablement provoqué par des différences de densité et d’apport d’eau douce.

Les scientifiques du HVO ont jugé nécessaire d’ajouter des mesures quantitatives à ces  observations visuelles de la couleur du lac.

Un colorimètre portatif, capable de mesurer la chromaticité et la luminosité, est actuellement testé sur le terrain. Ce type d’instrument a été utilisé sur le volcan Aso au Japon en 2010, et les scientifiques du HVO s’en sont inspirés. Les colorimètres sont  plus fréquemment utilisés dans l’industrie alimentaire et textile qu’en volcanologie.

La colorimétrie consiste à mesurer la longueur d’onde et l’intensité de la lumière. La quantification de la couleur peut être divisée en deux parties. La luminosité est la quantité de lumière réfléchie, émise par un objet ou qui le traverse. La chromaticité mesure la teinte et la couleur, indépendamment de la luminosité. La colorimétrie relie ces variables à la réception de la couleur par l’œil humain et à notre jugement sur le stimulus physique de la lumière. Sur le terrain, les scientifiques font des observations visuelles sur un champ large, puis orientent le colorimètre vers un centre d’intérêt. L’enregistrement de la chromaticité et de la luminosité s’appuie sur des ensembles de données hydrologiques et géologiques ; cela contribue à fournir des informations qui peuvent compléter d’autres observations à distance. Grâce à cette technique expérimentale, les scientifiques sont en mesure d’expliquer les couleurs dynamiques observées dans la pièce d’eau de l’Halema’uma’u. Il se peut que le changement de couleur du lac indique un jour une évolution de l’activité volcanique sur le Kilauea. En effet, des changements de couleur et d’apparence de l’eau ont déjà été observés dans d’autres lacs de cratère actifs dans le monde. Par exemple, sur le volcan Aso au Japon en 2003, le lac Yudamari est passé du bleu-vert au vert uni avant qu’une éruption se produise au fond du lac. Bien que l’on ne sache pas si le lac au fond de l’Halema’uma’u montrera un changement de couleur similaire avant une éruption, c’est un indicateur potentiel que les scientifiques du HVO vont continuer à étudier dans le cadre de la surveillance de l’activité du Kilauea.

Source: USGS / HVO.

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Today, Kilauea is no longer eruptive. With no lava flows to study, HVO scientists are turning to the water like at the bottom of Halema’uma’u Crater.

For 15 months now, hot groundwater has been seeping into the collapse pit created by the evacuation of the 2008–2018 Halema‘uma‘u lava lake and part of the underlying summit magma chamber. Since the gaping pit and the water lake rising within are physically inaccessible, HVO uses remote techniques to monitor this changing, and potentially hazardous, environment.

HVO uses Unoccupied Aircraft Systems (UAS, or drones) to collect water samples, the chemical analyses of which are snapshots of lake composition. Visual and thermal cameras keep constant watch on the lake surface and the hot fumaroles surrounding it. LiDAR (Light Detection and Ranging) helps to reveal the lake’s growing form. A Digital Elevation Model (DEM) is integrated with frequent water level measurements to calculate lake depth, volume, and inflow rate. These quantitative data sets are complemented by the written accounts of HVO scientists.

When the water pond first emerged, it was described as a pond of milky turquoise water. Later, it developed yellow hues and green shoreline margins. Today, the lake surface has lobes of rust orange water over expanses of deep brown, with patches of light brown and tan. Elongated green inflows emerge from the rocky shoreline, along which several ruddy spots have recently upwelled.

The water surface is a mosaic in constant motion. This patchwork may indicate zones of distinct temperature and dissolved constituents, and their movement is likely driven by differentials of density, wind, and fresh groundwater inflow.

HVO scientists recognized the need to define these valuable visual observations of colour with quantitative measurements.

A colorimeter instrument, a handheld optical device that measures chromaticity and brightness, is being field-tested for this purpose. A similar type of colour measurement was conducted at Aso Volcano in Japan in 2010, inspiring the techniques used by HVO. Colorimeters are more commonly used in industries like food processing and textile manufacturing than in volcanology.

Colorimetry is the measurement of the wavelength and intensity of light. The quantification of colour can be divided into two parts. Brightness, or luminicity, is the quantity of light that is reflected, emitted from, or passes through an object. Chromaticity is a measurement of hue and colorfulness, independent of brightness. Colorimetry relates these variables to the human eye’s sensation of colour, and to our judgment of the physical stimulus of light.

In the field, scientists make broad visual observations, then sight the colorimeter at a point of interest. The record of chromaticity and brightness builds upon hydrologic and geologic data sets, contributing insight that may help link other remote observations. Analysis of the colorimetry data from this experimental technique may help scientists explain the dynamic colours seen at the Halema‘uma‘u lake.

Lake colour changes may possibly even signal changing volcanic conditions beneath the watery depths.  Water colour and appearance changes have been observed at other active crater lakes around the world. For example, at Aso Volcano in Japan in 2003, Yudamari lake changed from blue-green to solid green before an eruption occurred at the lake bottom.

While it is not known if the water lake within Halema‘uma‘u would have a similar colour change prior to an eruption, it is a potential indicator that HVO scientists will be looking for as part of routine monitoring of Kīlauea activity.

Source: USGS / HVO.

Vue de la pièce d’eau au fond du cratère de l’Halema’uma’u fin octobre 2020 (Source : HVO)

Venise : le système Mose enfin opérationnel // Venice : Mose system operational, at last

C’est un projet que les Vénitiens n’attendaient plus. Le système Mose (« Moïse » en italien), un vaste ensemble de digues mobiles, a été activé pour la première fois le week-end dernier à Venise. Il a permis d’éviter que la ville et sa célèbre place Saint-Marc soient inondées par l’acqua alta, phénomène de crue rapide qui se produit en cas de fortes intempéries.

L’activation des digues mobiles a eu lieu à 8 h 35 et s’est achevé à 9 h 52. Le résultat de l’opération a été parfaitement visible sur la Place Saint-Marc, qui est restée sèche alors que l’eau de la mer atteignait les 125 centimètres prévus par le Centre des Marées. La montée de la mer vers la lagune a été interrompue avec succès. Ainsi, à Punta della Salute, le niveau de la marée est resté stable entre 70 et 75 centimètres. Autrement dit, l’activation des digues a permis de gagner une cinquantaine de 50 centimètres. Normalement, l’eau serait arrivée à hauteur des genoux sur la Place Saint Marc.

Conçu en 1984 par l’Italien Alberto Scotti, le projet Mose n’a été lancé officiellement qu’en 2003 suite à retards de chantier, des défauts de conception et un scandale de pots-de-vin impliquant le maire de Venise. Surnommé le « barrage maudit », le système a finalement été livré avec dix ans de retard, et un coût total de 5,5 milliards d’euros, soit trois fois plus que le budget initialement prévu.

Ses 58 parois mobiles, réparties sur quatre immenses barrières, doivent permettre de résister à une crue maximale de trois mètres. L’acqua alta est de plus en plus sévère à Venise avec l’accélération du réchauffement climatique et la hausse du niveau des océans. D’après ses concepteurs, le barrage devrait tenir 100 ans s’il est entretenu correctement.

Source : France Info et la presse italienne.

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It is a project that the Venetians no longer expected. The Mose system (« Moses » in Italian), a large set of movable dikes, was first activated last weekend in Venice. It made it possible to prevent the city and its famous Saint Mark’s Square from being flooded by the acqua alta, a phenomenon of rapid flooding which occurs in the event of severe weather.
The activation of the mobile dikes took place at 8:35 am and was completed at 9:52 am The result of the operation was perfectly visible in St. Mark’s Square, which remained dry while the water from the sea reached the 125 centimetres predicted by the Tide Center. The rise of the sea towards the lagoon was successfully interrupted. Thus, in Punta della Salute, the tidal level has remained stable between 70 and 75 centimetres. In other words, the activation of the dikes made it possible to gain about 50 centimetres. Normally, the water would have reached knee height in St. Mark’s Square.
Designed in 1984 by Italian Alberto Scotti, the Mose project was not officially launched until 2003 following construction delays, design flaws and a bribe scandal involving the mayor of Venice. Dubbed the « damn dam », the system was finally delivered ten years late, and a total cost of 5.5 billion euros, three times the budget initially planned.
Its 58 movable walls, spread over four huge barriers, are supposed to be able to withstand a maximum flood of three metres. Acqua alta is getting more and more severe in Venice because of global warming and the rising level of oceans. According to its designers, the dam is expected to last 100 years if maintained properly.
Source: France Info and the Italian press.

Le système Mose et son principe de fonctionnement (Source ; Wikipedia)

Une histoire d’eau // About water

Ce n’est pas de la volcanologie, mais il est intéressant de connaître les origines de notre planète. Une récente étude parue dans la revue Science explique comment l’EAU a pu apparaître sur Terre.

L’eau recouvre 70 % de la surface de la Terre et est essentielle à la vie. Toutefois, son apparition fait l’objet d’un vieux débat scientifique. Une équipe de chercheurs français du Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CNRS/Université de Lorraine) explique  que notre planète, dès son origine, était riche en eau, vraisemblablement contenue en abondance dans les roches qui l’ont constituée.

Les conclusions de l’étude vont à l’encontre de la thèse dominante selon laquelle l’eau aurait été apportée par des astéroïdes et comètes ayant bombardé une Terre initialement sèche. Au vu des anciennes modélisations scientifiques, les disques de gaz et de poussière qui entouraient le Soleil avaient des températures trop élevées pour que l’eau condense et s’agglomère aux autres solides sous forme de glace. C’est ce qui expliquerait les conditions désertiques sur des planètes comme Mercure, Vénus et Mars, mais pas sur Terre.

Les scientifiques ont alors imaginé que l’eau était venue sur Terre beaucoup plus tard et les premiers responsables étaient des météorites dont les chondrites carbonées qui sont riches en eau. Toutefois, leur composition chimique ne correspond pas étroitement aux roches de notre planète. Les chondrites carbonées se sont également formées dans le système solaire externe, et il est donc peu probable qu’elles aient pu bombarder la Terre primitive.

Un autre groupe de météorites, les chondrites à enstatite, a la particularité d’avoir une composition chimique proche de celle de la Terre car elles contiennent des isotopes semblables d’oxygène, titane et calcium. Cependant, s’étant formés à proximité du Soleil, ont pensait que ces roches étaient probablement trop sèches pour avoir apporté beaucoup d’eau à la Terre. .

Afin de vérifier cette hypothèse, les scientifiques français se sont appuyés sur la spectrométrie de masse pour mesurer la teneur en hydrogène de 13 chondrites à enstatite. Ils ont alors constaté que les roches primitives en décelaient suffisamment pour fournir à la Terre au moins trois fois la masse d’eau de ses océans, voire plus encore. Les chercheurs ont aussi découvert que la composition isotopique de l’hydrogène des chondrites à enstatite était semblable à celle de l’eau stockée dans le manteau terrestre.

La composition isotopique des océans est pour sa part compatible avec un mélange contenant 95 % d’eau de ces chondrites, ce qui vient étayer la thèse selon laquelle elles sont à l’origine de l’eau terrestre. Les auteurs ont également trouvé que les isotopes de l’azote de ces météorites sont similaires à ceux de l’azote de la Terre.

L’étude n’exclut pas un apport ultérieur en eau par d’autres sources, comme des comètes, mais insiste sur le fait que les chondrites à enstatite ont contribué de manière significative à l’apport d’eau sur Terre, dès la formation de la planète.

Source : Presse scientifique.

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This is not volcanology, but it is always interesting to know more about the origins of our planet. A recent article released in the journal Science explains how WATER may have appeared on Earth. Water covers 70 percent of the Earth’s surface and is crucial to life as we know it, but how it got here has been a longstanding scientific debate.

The puzzle was a step closer to being solved after a French team from the Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CNRS/Université de Lorraine) reported they had identified which space rocks were responsible, and suggested our planet has been wet ever since it formed. The findings of the study contradict the prevalent theory that water was brought to an initially dry Earth by far-reaching comets or asteroids.

According to early models for how the Solar System came to be, the large disks of gas and dust that swirled around the Sun and eventually formed the inner planets were too hot to sustain ice. This would explain the barren conditions on Mercury, Venus and Mars, but not our Earth.

Scientists therefore theorized that the water came along after, and the prime suspects were meteorites known as carbonaceous chondrites that are rich in hydrous minerals. The problem was that their chemical composition doesn’t closely match our planet’s rocks. The carbonaceous chondrites also formed in the outer Solar System, making it less likely they could have pelted the early Earth.

Another group of meteorites, called enstatite chondrites, are a much closer chemical match, containing similar isotopes of oxygen, titanium and calcium. However, because these rocks formed close to the Sun, they had been assumed to be too dry to account for Earth’s rich reservoirs of water.

To test whether this was really true, the French scientists used mass spectrometry to measure the hydrogen content in 13 enstatite chondrites. The team found that the rocks contained enough hydrogen in them to provide Earth with at least three times the water mass of its oceans, and possibly much more. The researchers found the hydrogen isotopic composition of enstatite chondrites was similar to the one of the water stored in the terrestrial mantle.

The isotopic composition of the oceans was found to be consistent with a mixture containing 95 percent of water from the enstatite chondrites, one more proof these were responsible for the bulk of Earth’s water. The authors further found that the nitrogen isotopes from the enstatite chondrites are similar to Earth’s. They proposed these rocks could also be the source of the most abundant component of our atmosphere.

The research doesn’t exclude later addition of water by other sources like comets, but indicates that enstatite chondrites contributed significantly to Earth’s water budget at the time it formed.

Source: Scientific press.

La Planète Bleue vue depuis la Lune (Source : NASA)

Le mystère de l’eau sur le Kilauea (Hawaii) // The mystery of water on Kilauea Volcano (Hawaii)

Le 4 juillet 2018, un scientifique du HVO qui se trouvait à la Volcano House du Kilauea a pris une photo sur laquelle on peut voir une ligne sombre qui descend le long de la paroi de la caldeira sommitale, au-dessus du plancher de l’Halema’uma’u. (voir la photo ci-dessous). Dans le doute, elle a été baptisée «la traînée noire».
Les géologues du HVO ont déclaré qu’il y avait deux possibilités: cette trace noire pouvait être la cicatrice laissée par un effondrement le long de la pente recouverte de poussière. Ou bien, elle avait pu être creusée par l’eau.
Au cours des jours suivants, la « traînée noire » est allée et venue. Au final, les  observations ont montré que la traînée restait noire même quand une grande quantité de poussière s’élevait de Halema’uma’u. C’était la preuve qu’elle était façonnée par l’eau et non par des effondrements.
L’eau sortait d’un point situé entre 10 et 20 mètres sous la lèvre de la caldeira, au-dessus de la nappe phréatique qui alimente aujourd’hui le lac au fond du cratère (voir mes notes précédentes). La question était de savoir comment l’eau pouvait se trouver aussi haut dans cette zone.
Lorsque de fortes pluies se produisent sur le Kilauea, une rivière coule pendant environ une heure à la surface du sol entre l’extrémité sud d’Uekahuna Bluff et le Rift Sud-Ouest sur une distance de 600 à 800 mètres. Cette rivière a plusieurs mètres de largeur et quelques dizaines de centimètres de profondeur. Elle disparaît toujours avant d’atteindre le Rift SO en s’enfonçant dans le sable alluvial.

Les autres questions étaient de savoir 1) où allait cette eau, et 2) si c’était bien cette eau qui formait la traînée noire mentionnée ci-dessus. Les géologues du HVO pensent que c’était le cas. Après avoir disparu, l’eau de la rivière coule probablement sous terre mais est bloquée par des dykes sous la zone de Rift SO où elle s’accumule pour former un aquifère peu profond. La fracturation de la paroi de la caldeira lors de l’effondrement du sommet en 2018 a probablement ouvert une voie permettant à cette eau de sortir de l’aquifère et de se déverser dans la caldeira.
La « traînée noire », autrement dit la cascade d’eau, est réapparue périodiquement au cours des deux dernières années et le HVO demande au public s’il pourrait fournir d’autres photos du phénomène depuis 2018. Des images récentes montrent une cavité à la source de la cascade qui pourrait être l’ouverture d’un tunnel de lave.
La poche d’eau qui donne naissance à la cascade est l’une des deux qui existaient avant 2018. L’autre a formé une mare d’eau chaude à la surface de la caldeira, à 500 mètres au nord de l’Halema’uma’u avant l’effondrement du cratère en 2018. Une végétation abondante entourait cette mare et des micro-organismes vivaient dans l’eau. La mare s’est vidée lors de l’effondrement de l’Halema’uma’u en 2018, bien que son emplacement reste visible aujourd’hui grâce à la présence de végétation. Tandis que le cratère s’agrandissait en juin et juillet 2018, un panache de vapeur blanche s’élevait généralement au-dessus de sa partie nord-ouest, ce qui contrastait avec les panaches de poussière sombre qui envahissaient la majeure partie de l’Halema’uma’u. Il se peut que le panache de vapeur blanche ait été généré par l’ébullition de l’eau dans l’aquifère peu profond qui alimentait la mare.

Les scientifiques du HVO se demandent aujourd’hui s’il existe d’autres poches d’eau peu profondes sous le plancher de la caldeira. Il y a davantage de précipitations sur la partie nord de la caldeira que sur la partie sud. On sait que plusieurs cavités existent sous le plancher nord de la caldeira; elles émettent de la vapeur à haute température. Cette chaleur provient probablement des coulées de lave et de lacs de lave solidifiés qui existaient dans cette zone au 19ème siècle et au début du 20ème et dont la chaleur vaporise l’eau des précipitations. Cette vapeur persiste même par temps sec.

Les scientifiques du HVO aimeraient savoir s’il existe une poche d’eau plus profonde dans la zone sommitale du Kilauea. En effet, si c’est le cas, elle pourrait provoquer des explosions phréatiques au sommet du volcan.
Source: USGS / HVO.

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On July 4th, 2018, a HVO scientist at the Volcano House Hotel took a photo showing a dark line descending the wall of Kilauea caldera above Halema’uma’u. (see the photo below). Not knowing what it was, he dubbed it the ‘black streak.’

HVO geologists said there were two possibilities: the streak could be a recent rockfall scar cutting across the dusty slope. Or the streak was made by water.

Over the next few days, the black streak came and went. Finally, observations showed that the streak stayed black during a time when a lot of dust was billowing from Halema’uma’u. This was proof positive that it was made by water, not a rockfall.

The water flowed from a point 10–20 metres below the rim of the caldera, high above the groundwater body that today feeds the deepening lake seen at the bottom of the crater (see my previous posts). The question was to know how water could be so high in this area.

During exceptionally heavy downpours, a river flows for an hour or so across the ground surface between the south end of Uekahuna Bluff and SW Rift, over a distance of 600–800 metres. This river is several metres wide and a few tens of centimetres deep. This flowing river always ends before reaching SW Rift, sinking into alluvial sand.

The other questions were to know 1) where this water went, and 2) if it was the water that formed the above mentioned black streak. HVO geologists thought the answer was yes. Beyond where it disappears, the river water probably flows underground but is dammed by dikes beneath the SW Rift area, forming a shallow perched aquifer. Faulting of the caldera wall during the 2018 summit collapse opened a pathway for this stored water to exit the aquifer and pour into the caldera.

The black streak, or water cascade, has reappeared sporadically in the past two years and HVO asks the public if they could get more photos of the phenomenon since 2018. Recent images show a cavity at the head of one cascade. It could be the opening of a lava tube.

The perched water body responsible for the water cascade is one of two such bodies existing before 2018. The other formed a tiny warm pond on the caldera floor 500 metres north of Halema’uma’u before it enlarged in 2018. Lush vegetation surrounded the pond, and microorganisms lived in the water. The tiny pond drained as Halema’uma’u widened in 2018, though its site, marked by vegetation, remains. As the crater expanded in June and July, a white steam plume generally rose above the northwestern part of the crater, contrasting with the dusty brown clouds that engulfed most of the crater. The plume might have been generated by boiling of water in the same shallow aquifer that supported the pond.

HVO scientists wonder whether other shallow water bodies exist unseen beneath the caldera floor. More rain falls on the northern part of the caldera than on the southern. Several caves are known to exist below the northern caldera floor; they emit steam and are very hot. Most likely the heat comes from solidified lava flows and lakes active in this area in the 19th and early 20th centuries, and it heats rainfall to steam. The steam persists even in dry weather. HVO scientists would like to know if there is a deeper water body in the summit area of Kilauea. Indeed, if such shallow water existed, it could trigger phreatic explosions at the summit of the volcano.

Source: USGS / HVO.

Vue de la “traînee noire” sur la paroi de la caldeira. Elle mesure une cinquantaine de mètres et un panache de vapeur (en bas à droite) s’élève de la partie NO de l’Halema’uma’u. La photo a été prise depuis la Volcano House le 4 juillet 2018. La configuration des lieux a beaucoup changé depuis cette date. (Source : USGS).