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Fonte des glaciers et éruptions volcaniques // Glacier melting and volcanic eruptions

Voici un sujet qui va de pair avec le titre de mon blog: comment la fonte des glaciers peut favoriser le déclenchement des éruptions dans des régions volcaniques comme l’Islande. L’hypothèse a déjà été examinée plusieurs fois par des scientifiques et a été récemment abordée dans une nouvelle étude conduite par l’Université de Leeds. Les chercheurs ont confirmé l’idée qu’il y avait moins d’activité volcanique en Islande lorsque la couverture glaciaire était plus étendue. En revanche, avec la fonte des glaciers, les éruptions deviennent plus fréquentes du fait de la baisse de pression exercée par la glace.
Les scientifiques anglais ont examiné en Islande la cendre volcanique contenue dans des dépôts de tourbe et des sédiments lacustres et a identifié une période d’activité volcanique particulièrement réduite entre 5 500 et 4 500 ans. Cette période est intervenue après une baisse importante de la température de la planète et la croissance des glaciers en Islande.
Les résultats de l’étude, publiés dans la revue Geology, montrent qu’il y a eu un décalage d’environ 600 ans entre l’événement climatique et la diminution significative du nombre d’éruptions. L’étude indique que l’on est en droit de s’attendre à un décalage similaire avec le changement climatique actuel et des températures plus chaudes qu’il génère.
Le système volcanique islandais se remet du «Petit âge glaciaire», une période de climat plus froid entre 1500 et 1850. Depuis la fin du Petit âge glaciaire, une période de réchauffement climatique fait à nouveau fondre les glaciers islandais. Selon l’un des auteurs de l’étude, «la part prise par l’homme dans le réchauffement climatique rend difficile toute prévision, mais les tendances du passé prouvent qu’un plus grand nombre d’éruptions est susceptible de se produire en Islande dans les prochaines années.»
Le volcanisme islandais dépend des interactions complexes entre les rifts le long de plaques continentales, l’accumulation de gaz et de magma en profondeur et la pression exercée par les glaciers sur la surface du volcan. Les variations de pression à la surface peuvent modifier les contraintes qui s’exercent sur les chambres peu profondes, là où le magma est stocké. En effet, lorsque les glaciers se retirent, il y a moins de pression sur la surface de la Terre. Cela peut accélérer la fonte du manteau, affecter le comportement du magma, ainsi que la quantité de magma que la croûte peut contenir. Même de faibles variations de pression en surface peuvent modifier la probabilité d’éruptions sur les volcans recouverts de glace.
Source: Université de Leeds.

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Here is a topic that goes hand in hand with the title of my weblog : how glacier melting can influence eruptions in volcanically active regions like Iceland. The hypothesis has already been considered several times by scientists and was recently developed in a new study led by the University of Leeds. It confirmed the idea that there was less volcanic activity in Iceland when glacier cover was more extensive and as the glaciers melted volcanic eruptions increased due to subsequent changes in surface pressure.

The study examined Icelandic volcanic ash preserved in peat deposits and lake sediments and identified a period of significantly reduced volcanic activity between 5,500 and 4,500 years ago. This period came after a major decrease in global temperature, which caused glacier growth in Iceland.

The findings, published in the journal Geology, found there was a time lag of roughly 600 years between the climate event and a noticeable decrease in the number of volcanic eruptions. The study suggests that perhaps a similar time lag can be expected following the more recent shift to warmer temperatures.

Iceland’s volcanic system is in process of recovering from the ‘Little Ice Age’, a recorded period of colder climate roughly between the years 1500 to 1850. Since the end of the Little Ice Age, a period of climate warming is causing Icelandic glaciers to melt again. According to one of the authors of the study, « the human effect on global warming makes it difficult to predict how long the time lag will be but the trends of the past show us more eruptions in Iceland can be expected in the future.”

Icelandic volcanism is controlled by complex interactions between rifts in continental plate boundaries, underground gas and magma build-up and pressure on the volcano’s surface from glaciers and ice. Changes in surface pressure can alter the stress on shallow chambers where magma builds up. Indeed, when glaciers retreat there is less pressure on Earth’s surface. This can increase the amount of mantle melt as well as affect magma flow and how much magma the crust can hold. Even small changes in surface pressure can alter the likelihood of eruptions at ice-covered volcanoes.

Source: University of Leeds.

Photo: C. Grandpey

Volcans et atmosphère lunaire // Volcanoes and lunar atmosphere

Une étude récente publiée dans la revue Earth and Planetary Science Letters révèle qu’il y a 3,5 milliards d’années une atmosphère enveloppait la Lune. Aujourd’hui, il ne reste pratiquement plus rien de cette atmosphère ténue, mais de nouveaux calculs montrent que de puissantes éruptions volcaniques ont généré assez de gaz à haute température pour créer cette atmosphère qui a mis 70 millions d’années pour s’évacuer.
Les astronomes ont longtemps pensé que la Lune était totalement dépourvue d’atmosphère, mais les chercheurs ont récemment découvert que l’océan de magma qui recouvrait la Lune à sa naissance il y a 4,5 milliards d’années a produit des vapeurs de sodium et de silice à haute température qui ont formé une atmosphère éphémère. Il semble qu’une deuxième atmosphère lunaire se soit développée il y a 3,5 milliards d’années à la suite d’éruptions pendant lesquelles la lave a envahi un grand cratère pour former Mare Imbrium, une plaine recouverte de lave sur la face de la Lune la plus proche de la Terre.
Depuis près d’une décennie, des études effectuées à l’aide de nouveaux instruments ultra sensibles ont révélé des matériaux volatils contenus dans les échantillons de verre volcanique lunaire recueillis par les astronautes des missions Apollon. Le verre provient de bassins lunaires à la couleur sombre et laisse supposer que les grandes éruptions volcaniques qui les ont formés entre 3,8 et 3,1 milliards d’années ont également émis de grandes quantités de gaz.
Les scientifiques de l’Institut Lunaire et Planétaire de Houston (Texas) ont calculé ces émissions de gaz en fonction des volumes estimés des coulées de lave. La grande coulée de 5,3 millions de kilomètres cubes de lave qui a rempli le bassin d’Imbrium s’est accompagnée de l’émission d’environ 10 milliards de tonnes de gaz. Cela a fait augmenter la pression de l’air lunaire qui a probablement atteint environ 1 pour cent de celle de la Terre, soit 1,5 fois la densité de l’atmosphère martienne.
Un chercheur de la Scripps Institution (Californie) affirme que ce processus de formation de l’atmosphère pourrait expliquer la répartition de l’eau et d’autres substances volatiles à la surface de la Lune. Cela pourrait aussi nous donner des indications sur la formation des atmosphères planétaires.
Source: The New Scientist / Earth and Planetary Science Letters.

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A recent study published in Earth and Planetary Science Letters reveals that 3.5 billion years ago an atmosphere was wrapping the Moon. Though today it retains only a few tenuous wisps of atmosphere, new calculations show that massive volcanic eruptions released enough hot gas to create one that took 70 million years to leak away.

Astronomers had long thought the Moon was perfectly dry, yet researchers recently discovered that the magma ocean covering the newborn moon 4.5 billion years ago released hot vapours of sodium and silica that formed a short-lived atmosphere. Now it seems a second lunar atmosphere developed 3.5 billion years ago as a result of eruptions flooding a large crater to form Mare Imbrium, a lava plain on the near side of the Moon.

Starting nearly a decade ago, studies using sensitive new instruments revealed volatile material embedded in lunar volcanic glass collected by Apollo astronauts. The glass came from the dark lunar basins and hinted that the large volcanic eruptions that formed them between 3.8 and 3.1 billion years ago also emitted vast amounts of gas.

Scientists at the Lunar and Planetary Institute in Houston have calculated these emissions based on the estimated volumes of the lava flows. The largest emission was the roughly 10 trillion tonnes of gas that erupted along with the 5.3 million cubic kilometres of lava that filled the Imbrium basin. That would have raised lunar air pressure to about 1 per cent that of modern Earth, or 1.5 times the density of today’s Martian atmosphere.

A researcher at the Scripps Institution of Oceanography in California says this atmosphere formation process could account for the distribution of water and other volatiles on the surface of the Moon. It could also help us understand how planetary atmospheres form.

Source : The New Scientist /  Earth and Planetary Science Letters.

La Lune pendant l’éclipse du 28 septembre 2015 (Photo: C. Grandpey)

El Niño et les éruptions tropicales // El Niño and tropical eruptions

Un article récent publié sur le site EarthSky suggère que les volcans des zones tropicales pourraient déclencher le phénomène El Niño et donc que des éruptions explosives sous les tropiques peuvent conduire à des périodes de réchauffement de l’Océan Pacifique, avec des impacts spectaculaires sur le climat de la planète. C’est ce qu’indique une nouvelle étude publiée le 3 octobre 2017 dans Nature Communications.
L’étude a utilisé des simulations de modèles climatiques pour montrer qu’El Niño a tendance à s’intensifier après de grandes éruptions volcaniques, comme celle du Mont Pinatubo aux Philippines en 1991.
El Niño apparaît périodiquement lorsque la température de surface de l’Océan Pacifique équatorial se réchauffe. L’augmentation de la température de surface de l’océan influence les mouvements de l’air et de l’humidité dans le monde entier, ce qui a des répercussions sur le climat de la planète.
Les chercheurs pensent que d’énormes éruptions volcaniques sont susceptibles de déclencher El Niño en diffusant des millions de tonnes de dioxyde de soufre dans la stratosphère. Cela contribue à former un nuage d’acide sulfurique qui renvoie le rayonnement solaire et réduit la température moyenne à la surface de la Terre.
Selon l’étude, les données concernant la température de la surface de la mer depuis 1882 laissent apparaître des phénomènes El Niño de grande ampleur après quatre des cinq grandes éruptions: Santa María (Guatemala) en octobre 1902, Mont Agung (Indonésie) en mars 1963, El Chichón Avril 1982 et Pinatubo en juin 1991. La dernière étude a porté sur l’éruption du Pinatubo car c’est la plus importante et la mieux documentée des régions tropicales au cours de la période moderne. Le volcan a envoyé environ 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre dans l’atmosphère.
L’étude indique que le refroidissement en Afrique tropicale après les éruptions volcaniques affaiblit la mousson d’Afrique de l’Ouest et entraîne des anomalies de vent d’ouest près de l’équateur sur le Pacifique occidental. Ces anomalies sont amplifiées par les interactions air-mer dans le Pacifique, ce qui favorise une réaction de type El Niño. Les simulations de modèles climatiques montrent que les éruptions du type Pinatubo ont tendance à raccourcir les phénomènes La Niña (périodes où la température de surface est inférieure à la moyenne dans la partie centre-est du Pacifique équatorial, et qui ont tendance à avoir des effets opposés à El Niño), allonger les périodes El Niño et provoquer un réchauffement inhabituel durant les périodes neutres intermédiaires.
Source: EarthSky.
http://earthsky.org/earth/tropical-volcanoes-trigger-el-ninos

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A recent article released on the EarthSky website suggests that tropical volcanoes might trigger El Niño and that explosive eruptions in the tropics can lead to El Niño events, the warming periods in the Pacific Ocean that have dramatic impacts on global climate. The suggestion comes from a new study published on October 3rd, 2017 in Nature Communications.

The study used climate model simulations to show that El Niño tends to peak during the year after large volcanic eruptions, such as the one at Mount Pinatubo in the Philippines in 1991.

An El Niño event happens on a periodic scale when sea surface temperatures in the equatorial Pacific Ocean warm up. The increased ocean surface temperatures influence air and moisture movement around the globe, causing worldwide impacts on the climate.

The researchers think that enormous volcanic eruptions trigger El Niño events by pumping millions of tons of sulfur dioxide into the stratosphere, which then forms a sulfuric acid cloud, reflecting solar radiation and reducing the average global surface temperature,

According to the study, sea surface temperature data since 1882 document large El Niño-like patterns following four out of five big eruptions: Santa María (Guatemala) in October 1902, Mount Agung (Indonesia) in March 1963, El Chichón (Mexico) in April 1982 and Pinatubo in June 1991. The latest study focused on the Mount Pinatubo eruption because it’s the largest and best-documented tropical one in the modern technology period. It ejected about 20 million tons of sulfur dioxide.

The research indicates that cooling in tropical Africa after volcanic eruptions weakens the West African monsoon, and drives westerly wind anomalies near the equator over the western Pacific. The anomalies are amplified by air-sea interactions in the Pacific, favoring an El Niño-like response. Climate model simulations show that Pinatubo-like eruptions tend to shorten La Niñas (periods of below-average sea surface temperatures across the east-central Equatorial Pacific that tend to have opposite impacts of El Niño), lengthen El Niños and lead to unusual warming during neutral periods.

Source : EarthSky.

http://earthsky.org/earth/tropical-volcanoes-trigger-el-ninos

Vue de l’éruption du Pinatubo en 1991 (Source: Wikipedia)

Le risque éruptif à Auckland (Nouvelle Zélande) // The eruptive risk in Auckland (New Zealand)

Comme je l’ai déjà écrit à plusieurs reprises, Auckland est construite sur un site volcanique potentiellement actif, avec plus de 50 cônes et bouches disséminés autour de la ville.
Dans plusieurs études publiées ce mois-ci, une équipe de chercheurs de Determining Volcanic Risk in Auckland (Evaluation du Risque Volcanique à Auckland) a constaté que la ville avait une histoire éruptive « complexe et épisodique ». L’éruption la plus ancienne, celle de Pupuke, remonte à environ 200 000 ans, alors que la plus récente, celle de Rangitoto, s’est produite il y a seulement 500 ans. Le temps écoulé entre les éruptions est très irrégulier et imprévisible. Il convient de noter que plus de la moitié des éruptions d’Auckland ont eu lieu au cours des 60 000 dernières années. Les chercheurs ont indiqué que le nombre d’éruptions a montré une certaine hausse avec, malgré tout, des périodes de repos allant jusqu’à 10 000 ans.
Certaines des éruptions passées se sont produites après de courtes périodes de temps d’un point de vue géologique. Par exemple, il peut y avoir de six à dix volcans en éruption en seulement 4000 ans. D’autre part, le site volcanique d’Auckland a également connu des périodes de repos de 10 000 ans au cours des 60 000 dernières années.
Les recherches ont montré que le site volcanique d’Auckland a une activité « imprévisible » et que la population doit être préparée dans l’éventualité d’une nouvelle activité éruptive. (NDLR : À un moment où nous ne sommes pas en mesure de prévoir des éruptions à court terme, il serait stupide de dire que nous pouvons les prévoir dans le long terme!)
La région d’Auckland est le site volcanique le plus densément peuplé dans le monde. Chacun des volcans qui s’y trouvent est entré en éruption au moins une fois depuis que le Pupuke s’est manifesté il y a environ 200 000 ans.
En avril, des chercheurs de l’Université de Canterbury ont déclaré que « une éruption volcanique pourrait mettre Auckland à genoux, paralyser les réseaux de transport et déplacer près d’un tiers de la population ». En mars, le GNS Science a publié un rapport indiquant que la prochaine éruption de la région se produirait probablement sur un volcan qui n’existe pas encore.
Source: Manawatu Evening Standard.

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As I put it in several previous notes, Auckland is built on a potentially active volcanic field, with more than 50 vents dotted around the city.

In studies published this month, a team of researchers from Determining Volcanic Risk in Auckland found that the city has had a complex and episodic eruption history. The oldest eruption, Pupuke, was about 200,000 years ago, while the most recent, Rangitoto, was only 500 years ago. However, the time in between eruptions was inconsistent and unpredictable. It should be noted that more than half of Auckland’s eruptions have been in the past 60,000 years. The researchers said that indicated the rate of eruptions has been increasing, although there had also been quiet periods of up to 10,000 years.

Some of the past eruptions occurred after what was, geologically speaking, a short period of time. For example, there can be six to 10 volcanoes erupting within a 4000-year timeframe. On the other hand, the Auckland volcanic field has also gone quiet for up to 10,000 years in the last 60,000 years.

The research showed that Auckland’s volcanic field was « unpredictable” and that the population needs to be prepared. (Editor’s note: At a time when we are not able to predict eruptions in the short-term, it would be stupid to say we are able to predict them in the long term!)

Auckland’s volcanic field is the most densely populated field of its type in the world.

Each of its volcanoes has erupted at least once since Pupuke blew about 200,000 years ago.

In April, researchers from the University of Canterbury said “a volcanic eruption could bring Auckland to its knees, crippling transport networks and displacing almost one-third of its population.” In March, GNS Science released a report saying the region’s next eruption would likely come from a volcano that doesn’t exist yet.

Source: Manawatu Evening Standard.

Carte montrant les éruptions sur le site volcanique d’Auckland. Elles vont de la plus ancienne (en bleu) à la plus récente (en rouge). Source: GNS Science.

Photo: C. Grandpey