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Réchauffement climatique et cycle de l’eau // Climate change and water cycle

Les climatologues ont prévenu que l’un des principaux effets du changement climatique serait la perturbation du cycle de l’eau. La vie quotidienne et les activités humaines étant déterminées par les systèmes hydrologiques, il est important de comprendre l’impact du changement climatique sur l’approvisionnement en eau potable, l’assainissement, la production alimentaire et énergétique.
La relation entre eau, énergie, agriculture et climat est aussi importante que complexe. Le changement climatique risque de déséquilibrer l’équilibre relativement stable dans lequel notre civilisation s’est construite et de compromettre la sécurité des systèmes d’approvisionnement en eau, d’alimentation et d’énergie. Au fil du temps, les effets du réchauffement planétaire provoqué par les gaz à effet de serre générés par l’homme sont devenus se plus en plus évidents. En 2017, les gaz tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N2O) ont atteint des niveaux record. La concentration de dioxyde de carbone a atteint aujourd’hui une moyenne de plus de 410 parties par million à l’échelle de la planète, ce qui est le plus haut niveau jamais enregistré.
Alors que la température moyenne de la Terre continue d’augmenter, nous pouvons nous attendre à un impact significatif du changement climatique sur les ressources en eau et à des effets dévastateurs. Le réchauffement climatique perturbe le cycle de l’eau et les précipitations. Selon des scientifiques du GIEC, les risques de sécheresse et de précipitations extrêmes sont de plus en plus importants. Avec des températures moyennes plus élevées et un air plus chaud pouvant contenir plus d’eau, il est possible que de longues périodes sèches se mêlent à des épisodes de précipitations brèves mais importantes, avec risque d’inondations, et le changement climatique est susceptible d’exacerber ces événements.

Des recherches récentes ont lié certains événements de précipitations extrêmes au changement climatique. C’est ainsi que plusieurs études ont conclu que le changement climatique créait des conditions favorables à des excès de précipitations qui ont entraîné plusieurs inondations dévastatrices. Ce fut le cas lors de l’ouragan Florence en Caroline du Nord en 2018 et l’ouragan Harvey dans le sud-est du Texas en 2017.
Les montagnes sont le point de départ de nombreuses rivières et autres sources d’eau douce. Au total, les eaux de fonte et les eaux de ruissellement en provenance des montagnes fournissent plus de 50% des ressources en eau douce de la planète. Cependant, à mesure que la température augmente, les glaciers et le manteau neigeux fondent à une vitesse sans précédent. De nombreux glaciers reculent et certains risquent de disparaître au 21ème siècle. En conséquence, les zones qui dépendaient des glaciers pour leur approvisionnement en eau douce devront chercher d’autres sources.
La capacité de stockage de l’eau en montagne sera rendue encore plus compliquée si la hausse des températures remplace les précipitations sous forme de neige par celles sous forme de pluie. Bien que plus de pluie que de neige puisse sembler un avantage, cela risque de signifier une disponibilité réduite de l’eau. Comme l’eau de pluie s’écoule plus vite que la neige en train de fondre, il est possible que les niveaux d’humidité du sol et de recharge des nappes souterraines soient affectés et réduits. Les régions dont l’eau de fonte est la principale source d’alimentation en eau douce pourraient être confrontées à des pénuries, en particulier vers la fin de l’été.
Il existe de nombreuses autres relations entre le changement climatique et l’eau. Par exemple, le changement climatique a réchauffé la surface des océans et entraîné une prolifération d’algues indésirables. C’est ce qui s’est passé récemment avec les sargasses dans les Caraïbes (voir mes notes à ce sujet). Ces événements peuvent nuire à l’économie et à la santé humaine, mais aussi entraver le tourisme et la pêche.

En Inde, où vivent 1,3 milliard d’habitants, près de la moitié de la population fait face à une crise de l’eau. Plus de 20 villes du pays, comme New Delhi ou Bangalore, auront épuisé leurs nappes phréatiques d’ici deux ans. Cela signifie qu’une centaine de millions de personnes devront vivre sans eau issue de puits. Dans le Pendjab, l’un des principaux greniers agricoles de l’Inde, les paysans se plaignent du niveau des nappes phréatiques, qui a baissé de 12, 18 ou 30 mètres en une seule génération. L’eau accumulée sur des milliers d’années depuis la dernière ère glaciaire est pompée pour les besoins de l’agriculture industrielle, pour la révolution verte. Le gouvernement envisage de construire de nouveaux et importants barrages (l’Inde en compte déjà 5 000) et dévier des cours d’eau vers les régions asséchées. En attendant, le changement climatique donne lieu à des précipitations de plus en plus irrégulières durant la mousson, vitale pour les populations, alors que la demande en eau douce ne cesse d’augmenter avec les 16 millions de citoyens indiens supplémentaires chaque année.

Tous ces facteurs et exemples montrent que l’eau deviendra un élément clé dans le monde au cours des années à venir. Le manque d’eau dans certains pays entraînera inévitablement des migrations de population et même des conflits. Si nos gouvernements ne font aucun effort pour prendre des mesures visant à réduire les gaz à effet de serre et le réchauffement de la planète, ils seront confrontés à de très graves problèmes.

Source : Presse et organismes internationaux.

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Climate scientists have warned that one of the primary effects of climate change would be the disruption of the water cycle. Since everyday life and human activities aredetermined by hydrological systems, it is important to understand the impact that climate change will have on drinking water supplies, sanitation, food and energy production.

The relationship between water, energy, agriculture and climate is as important as it is complex. Climate change has the potential to tip out of balance the relatively stable climate in which civilization has been built and jeopardize the security of water, food and energy systems. Over time, the effects of global warming due to human-generated greenhouse gases in the atmosphere have become more evident. In 2017, major gases, like carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) hit record levels. The year’s carbon dioxide concentration reached a global average of 410 parts per million, which was the highest ever recorded.

As the earth’s average temperature continues to rise, we can expect a significant impact on water resources with the potential for devastating effects on these resources. Climate change disrupts the water cycle and precipitation. According to scientists from the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), there is increasing probability for more intense droughts and precipitation events. With higher average temperatures and warmer air that can hold more water, a pattern might emerge of lengthy dry spells interspersed with brief but heavy precipitation and possible flooding. Climate change can exacerbate these events.

Recent research has tied certain extreme precipitation events to climate change. Several studies concluded that climate change created conditions that made torrential rainfall more likely, leading to several recent devastating flooding events, for example, Hurricane Florence in North Carolina in 2018 and Hurricane Harvey in southeastern Texas in 2017.

Mountains are critical headwaters to numerous rivers and other freshwater sources. In all, mountain meltwater and runoff provide more than 50 percent of the world’s freshwater. Yet as global temperatures elevate, mountain glaciers and snowpack are melting at an unprecedented rate. Many mountain glaciers are in retreat, and some are in danger of disappearing within the 21st century. Thus, areas that previously depended on glaciers for freshwater will then have to seek other sources.

Further complicating mountain water storage capability is the greater likelihood that warmer temperatures make precipitation fall as rain rather than snow. Although more rain than snow may seem like a plus, it could mean reduced water availability. Because rain flows faster than melting snow, levels of soil moisture and groundwater recharge may be reduced. Areas that rely on meltwater as their primary freshwater source could increasingly experience water shortages, especially towards the end of summer, and will have to seek other sources.

Numerous other relationships between climate change and water exist. For instance, climate change has warmed up water bodies and caused harmful algal blooms to become greater problem in rivers, lakes and oceans around the world. This is what recently happened with sargassum in the Caribbean.  These events can hurt the economy and human health, hampering tourism and shutting down fisheries and shellfish harvesting.

In a recent article, the National Geographic gave the example of the water crisis in India, home to 1.3 billion people. Nearly half of the population is facing a water crisis. More than 20 cities in the country, such as New Delhi or Bangalore, will have depleted their water tables within two years. This means that a hundred million people will have to live without water from wells. In Punjab, one of India’s largest agricultural granaries, peasants complain about groundwater levels, which have dropped 12, 18 or 30 metres in a single generation. Water accumulated over thousands of years since the last ice age is pumped for the needs of industrial agriculture, for the green revolution. The government plans to build new and large dams (India already has 5,000) and divert rivers to dry areas. In the meantime, climate change is giving rise to increasingly erratic rainfall during the monsoon season, which is vital for the population, while demand for freshwater continues to grow with an additional 16 million Indian citizens each year.

All these factors and examples show that water will become a key element in the world in future years. The lack of water in some countries will inevitably trigger population migrations and even wars. If our governments make no efforts to take measures to reduce greenhouse gases and global warming, they will be confronted with very serious problems.

Source: International press and institutions.

L’eau, d’origine glaciaire ou autre, représentera un atout majeur dans les prochaines décennies (Photo: C. Grandpey)

Antarctique : Une énorme cavité sous le Glacier Thwaites // Antarctica : A huge cavity under Thwaites Glacier

Au cours de ma conférence sur la fonte des glaciers et le réchauffement climatique, je mentionne le Glacier Thwaites, le plus imposant de l’Antarctique de l’Ouest, avec une largeur de 120 km. Il a à peu près la taille de la Floride aux États-Unis. Des modèles informatiques ont montré que ce glacier a commencé à se désintégrer. Il va probablement disparaître dans prochains siècles et fera ainsi s’élever le niveau de la mer d’environ 60 centimètres. Cette désintégration vient d’être confirmée par les scientifiques de la NASA qui ont découvert une vaste cavité sous le glacier. Une étude menée par l’agence et publiée le 30 janvier 2019 dans la revue Science Advances a révélé qu’une cavité d’une superficie équivalente aux deux tiers de Manhattan et d’une hauteur d’environ 300 mètres s’était développée sous le Glacier Thwaites. La cavité est suffisamment grande pour contenir 14 milliards de tonnes de glace, dont la plus grande partie a fondu au cours des trois dernières années.
Les chercheurs ont découvert la cavité à l’aide d’un radar capable de pénétrer la glace au cours de l’opération IceBridge, une mission aéroportée lancée en 2010 par la NASA pour étudier la glace polaire. L’année dernière, la National Science Foundation et le Natural Environment Research Council de Grande-Bretagne ont lancé un programme commun baptisé «International Thwaites Glacier Collaboration» afin d’étudier le glacier instable et son rôle dans l’élévation du niveau de la mer.
Le Thwaites est l’un des six glaciers côtiers de l’Antarctique de l’Ouest. Le problème est que si l’un de ces glaciers disparaît, les autres feront de même car les systèmes glaciaires de l’Antarctique occidental sont interconnectés.
Source: USA Today.

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During my conference about glacier melting because of global warming, I mention Thwaites Glacier, the most massive in West Antarctica, with a width of 120 kilometres. It has about the size of Florida in the United States. Computer models have shown that this glacier has already started disintegrating. It will probably disappear in a few centuries and raise sea level by about 60 centimetres.  This has just been confirmed by NASA scientists who have discovered a large cavity under the glacier. A study led by the agency and published on January 30th, 2019 in the journal Science Advances, revealed that a cavity about two-thirds the area of Manhattan and roughly 300 metres tall is growing under Thwaites Glacier. The cavity is large enough to have contained 14 billion tons of ice, most of which has melted within the last three years.

Researchers discovered the cavity using ice-penetrating radar in NASA’s Operation IceBridge, an airborne survey launched in 2010 to study polar ice. Last year, the National Science Foundation and Britain’s Natural Environment Research Council launched a joint program called the “International Thwaites Glacier Collaboration” to study the unstable glacier and its role in sea levels.

Thwaites is one of the six coastal glaciers in West Antarctica. The problem is that if one of these glaciers disappears, the others will follow as the glacial systems in West Antarctica are interconnected.

Source: USA Today.

Source: NASA

La très inquiétante fonte du Groenland // Greenland’s alarming melting

Selon une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de l’Ohio State University et publiée le 21 janvier 2019 dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, la glace du Groenland fond plus rapidement que prévu par les scientifiques. Le fait nouveau est que la majeure partie de cette perte de glace provient de la calotte glaciaire et non des glaciers.
La nouvelle étude a révélé que la plus grande perte de glace entre le début de l’année 2003 et le milieu de l’année 2013 provenait de la région sud-ouest du Groenland, largement dépourvue de grands glaciers et dont la perte de glace n’avait jamais été observée avec une telle ampleur. Le Groenland semble avoir atteint un point critique vers 2002-2003, époque où la perte de glace s’est rapidement accélérée. En 2012, la perte annuelle était presque quatre fois plus importante qu’en 2003 !
Les données fournies par les satellites et les stations GPS installées sur les côtes du Groenland par la NASA montrent qu’entre 2002 et 2016, le Groenland a perdu environ 280 milliards de tonnes de glace par an. Cela entraîne inévitablement une montée du niveau de la mer.
La calotte glaciaire du Groenland a une épaisseur de 3 000 mètres par endroits et contient suffisamment de glace pour faire monter le niveau de la mer de 7 mètres. Au 20ème siècle, le Groenland a perdu environ 9 000 milliards de tonnes de glace, ce qui a induit 25 millimètres d’élévation du niveau de la mer. (Il faut environ 360 milliards de tonnes de glace pour produire un millimètre d’élévation globale du niveau de la mer.)
Cependant, le Groenland est devancé par la banquise antarctique qui pourrait faire monter le niveau de la mer de 57 mètres si elle venait à fondre complètement. Le problème est que l’Antarctique subit également une fonte accélérée et perd six fois plus de glace qu’il y a quatre décennies, comme l’a révélé une étude du 14 janvier 2019. La perte de glace de l’Antarctique a atteint en moyenne 252 milliards de tonnes par an au cours de la dernière décennie.
Il en va de même pour les glaciers de l’ouest de l’Amérique du Nord, dont les pertes de glace ont quadruplé depuis le début des années 2000 pour atteindre 12,3 milliards de tonnes par an.
Le réchauffement planétaire actuel, avec une hausse globale de la température de seulement 1°C, est la principale cause de cette fonte massive des glaces. Au Groenland, des chercheurs ont découvert que le réchauffement planétaire associé à une phase négative de l’oscillation nord-atlantique entraînait la fonte rapide de la calotte glaciaire en surface pendant les étés. Rappelons que l’oscillation nord-atlantique (NAO) est un changement naturel et irrégulier de la pression atmosphérique; elle apporte un temps chaud et ensoleillé dans l’ouest du Groenland quand elle se trouve dans sa phase négative. Avant 2000, ce phénomène ne conduisait pas à une fonte importante de la glace, mais depuis cette époque, la phase négative de l’oscillation entraîne une augmentation considérable de la fonte.
Les chercheurs ont averti que, sans des mesures rapides pour réduire considérablement la consommation de combustibles fossiles, la majeure partie de la glace du Groenland fondra et fera monter de 7 mètres le niveau de la mer. Cela se produira sur une échelle de temps de plusieurs siècles. Cependant, il existe un seuil de réchauffement susceptible d’être franchi dans quelques décennies ou moins, et au-delà duquel la fonte du Groenland sera irréversible.
Une autre crainte est que toute cette eau de fonte en provenance du Groenland  ralentisse le Gulf Stream, qui transporte de l’eau chaude de l’équateur vers l’Atlantique Nord et envoie l’eau froide dans les profondeurs de l’océan. C’est grâce au Gulf Stream, aussi connu sous le nom de Circulation méridienne de retournement Atlantique (AMOC), que l’Europe occidentale jouit d’un climat tempéré. L’année dernière, des chercheurs ont indiqué dans la revue Nature que l’AMOC avait perdu 15% de son potentiel depuis le milieu du 20ème siècle. Les météorologues pensent souvent que ce ralentissement est lié aux récentes vagues de chaleur au cours de l’été en Europe, mais d’autres scientifiques l’ont attribué aux énormes quantités d’eau de fonte en provenance du Groenland.
Source: National Geographic et presse scientifique américaine.

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According to a news study performed by researchers at the Ohio State University and published on January 21st, 2019 in the Proceedings of the National Academy of Sciences, Greenland’s ice is melting faster than scientists previously thought. The new fact is that most of this ice loss is from the land-fast ice sheet itself, not Greenland’s glaciers.

The new study has found that the largest ice loss between early 2003 and mid-2013 came from Greenland’s southwest region, which is mostly devoid of large glaciers and that had not been known to be losing ice so rapidly. Greenland appears to have hit a tipping point around 2002-2003 when the ice loss rapidly accelerated. By 2012 the annual ice loss was incredible, at nearly four times the rate in 2003.

Data from NASA’s satellites and GPS stations installed around Greenland’s coast showed that between 2002 and 2016, Greenland lost approximately 280 billion tons of ice per year. This will inevitably cause additional sea-level rise.

The Greenland ice sheet is 3,000 metres thick in places and contains enough ice to raise sea levels by 7 metres. In the 20th century, Greenland has lost around 9,000 billion tons of ice in total, accounting for 25 millimetres of sea-level rise. (It takes about 360 billion tons of ice to produce one millimetre of global sea-level rise.)

However, Greenland is dwarfed by the Antarctic ice sheet, which could raise sea level 57 metres if fully melted. The problem is that the Antarctic is also undergoing an accelerated meltdown, losing six times as much ice as four decades ago, as revealed by a January 14th, 2019 study. Its ice loss averaged 252 billion tons a year over the past decade.

It is the same story for western North America’s glaciers whose ice loss has quadrupled since the early 2000s to 12.3 billion tons annually.

Global warming of just 1°C is the main driver behind this massive meltdown of the world’s ice. In Greenland, researchers discovered that global warming, coupled with a negative phase of the North Atlantic Oscillation led to the rapid surface melt of the ice sheet during summers. Let’s recall that the North Atlantic Oscillation (NAO) is a natural, irregular change in atmospheric pressure; it brings warm, sunny summer weather to the western side of Greenland when it is in its negative phase. Before 2000, this did not lead to significant ice melt, but ever since then the negative phase of the NAO has resulted in huge increases in ice melt.

The researchers warn that without acting soon to dramatically reduce the burning of fossil fuels that is raising global temperatures, most or all of Greenland’s ice could melt, raising sea levels by 7 metres. This would occur on a time scale of centuries. However, there is a warming threshold that could be crossed in a few decades or less. If this threshold is exceeded long enough, the meltdown of Greenland would be irreversible.

Another major concern is that all this meltwater is slowing the Gulf Stream that brings warm water from the equator to the North Atlantic and cold water down into the deep ocean. The Gulf Stream, more properly known as the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), is why Western Europe has temperate weather. Last year, researchers reported in the journal Nature that the AMOC has declined in strength by 15 percent since the mid-20th century. Meteorologists often believe this slow-down is linked to recent summer heat waves in Europe, but other scientists have attributed the slow-down to the huge volumes of meltwater from Greenland.

Source: The National Geographic and U.S. scientific press.

Calotte glaciaire et vêlage de glaciers au Groenland (Photos: C. Grandpey)

La fonte de l’Antarctique (suite) // The melting of Antarctica (continued)

C’est l’été en ce moment dans l’hémisphère sud. L’Australie croule sous une vague de chaleur incroyable et l’Antarctique continue à fondre, et pas seulement à cause de la chaleur actuelle. Le problème est beaucoup plus profond et inquiétant.

Selon le dernier rapport des Proceedings of the National Academy of Sciences, rapport des comptes-rendus de l’Académie Nationale des Sciences aux Etats-Unis, la fonte annuelle de la glace est plus rapide que jamais en Antarctique, environ six fois plus qu’il y a quarante ans. Cette disparition de la glace a déjà été responsable d’une montée de 1,4 centimètre du niveau des océans de la planète entre 1979 et 2017.

Le rythme de fonte prévu pour les prochaines années devrait entraîner une élévation désastreuse du niveau des océans. Des études indiquent qu’une montée de 1,80 mètre d’ici 2100 – l’une des prévisions scientifiques les plus pessimistes – provoquerait l’inondation de nombreuses villes côtières où vivent des millions de personnes dans le monde.

Pour effectuer la dernière étude, les chercheurs ont évalué de manière exhaustive la masse de glace dans dix-huit régions de l’Antarctique. Ils ont utilisé pour cela des données fournies par des photographies aériennes en haute résolution prises par des avions de la NASA, ainsi que des images radar provenant de satellites de multiples agences spatiales. Ces différentes données ont permis de déterminer qu’entre 1979 et 1990, l’Antarctique avait perdu en moyenne 40 milliards de tonnes de masse glaciaire par an. A partir de 2009 et jusqu’en 2017, ce chiffre est passé à 252 milliards de tonnes chaque année. Plus inquiétant encore, les scientifiques ont repéré des zones dans l’Est, autrefois considérées comme relativement « à l’abri du changement », qui perdent désormais beaucoup de glace. J’ai attiré l’attention dans une note précédente sur le risque de désintégration de cette partie du continent.

Si la glace de l’Antarctique venait à fondre complètement, elle provoquerait une élévation estimée à 57 mètres du niveau des mers. A elle seule, la calotte glaciaire de l’Antarctique Est contient environ la moitié des réserves d’eau douce de la planète. Sa fonte ferait monter les mers de 52 mètres, contre 5 mètres pour la partie Ouest du continent.

Source : France Info, National Academy of Sciences.

J’ai consacré un chapitre entier de mon livre “Glaciers en péril » à la fonte de la glace en Antarctique.

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It’s summer right now in the southern hemisphere. Australia is confronted with an incredible heat wave and Antarctica continues to melt, not just because of the current heat. The problem is much deeper and disturbing.
According to the latest report from the Proceedings of the National Academy of Sciences in the United States, the annual melting of ice is faster than ever in Antarctica, about six times faster than forty years ago. This disappearance of the ice has already been responsible for a rise of 1.4 centimetres in the level of the world’s oceans between 1979 and 2017.
The projected rate of melting for the next few years should lead to a disastrous rise in the level of the oceans. Studies indicate that a rise of 1.80 metres by 2100 – one of the most pessimistic scientific predictions – would flood many coastal cities where millions of people live in the world.
To complete the latest study, the researchers performed an exhaustive assessment of the ice mass in 18 Antarctic regions. They used data provided by high-resolution aerial photographs taken by NASA aircraft, as well as radar images from satellites of multiple space agencies. These data showed that between 1979 and 1990, Antarctica lost an average of 40 billion tonnes of ice mass per year. From 2009 until 2017, this figure has increased to 252 billion tonnes each year. More worryingly, scientists have spotted areas in the east, once considered relatively « safe from change, » which are now losing much ice. I drew attention in a previous note to the risk of disintegration of this part of the continent.
If the Antarctic ice melted completely, it would cause an estimated 57-metre rise in sea level. The East Antarctic Ice Sheet alone contains about half of the world’s freshwater reserves. Its melting would raise the seas by 52 metres, against 5 metres for the western part of the continent.
Source: France Info, National Academy of Sciences.