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Conséquences de la fonte du permafrost pour les rivières de l’Arctique // Consequences of permafrost thawing on Arctic rivers

drapeau-francaisIl ne faut pas se leurrer. Même si l’hiver actuel en Europe est moins doux que les précédents, le réchauffement climatique se poursuit dans l’Arctique où les températures hivernales sont toujours au-dessus de la moyenne. Le phénomène affecte la glace de mer, mais aussi le sol, les fleuves et les rivières.
Une nouvelle étude de l’USGS publiée dans la revue Geophysical Research Letters montre qu’avec le réchauffement du climat en Alaska et la fonte du permafrost (aussi appelé pergélisol), l’eau du fleuve Yukon connaît des modifications chimiques. Le Yukon circule sur plus de 3 000 km depuis montagnes de Colombie-Britannique jusqu’à la Mer de Béring et c’est l’un des plus grands fleuves arctiques au monde.
La surveillance du Yukon sur le long terme révèle que la teneur de l’eau en calcium, sodium, phosphore, magnésium et en sulfates est en augmentation. C’est la preuve de la fonte généralisée du pergélisol, ce qui a permis à l’eau de circuler librement dans les sols dégelés et riches en minéraux et de transporter certains d’entre eux jusque dans le fleuve. Les mesures indiquent une transformation profonde du bassin du Yukon dont la superficie est deux fois celle de la Californie ; c’est un important contributeur en eau dans le système marin de l’Arctique.
Les chercheurs ont utilisé les données fournies par un site de mesures installé le long du Yukon et un autre sur la Tanana, l’un de ses affluents. Ces deux stations de surveillance de l’USGS existent depuis des décennies, ce qui a permis aux scientifiques de remonter à 1982 pour étudier l’évolution de la situation. Non seulement les niveaux globaux des cinq éléments chimiques ont augmenté considérablement de 1982 à 2014, mais la périodicité des rejets s’est modifiée elle aussi. Bien que la plupart se produisent en été, la plus forte hausse pour certains éléments chimiques se situe à la fin du printemps ou à l’automne, ce qui indique un dégel annuel plus précoce et un regel du sol plus tardif au fil des ans.
On ne connaît pas encore suffisamment les effets des modifications chimiques observées dans l’eau du Yukon. La hausse de certains éléments chimiques et des sulfates a probablement des conséquences extrêmement négatives: on peut redouter une réaction en chaîne qui pourrait entraîner une augmentation du méthylmercure toxique dans l’eau du fleuve. Les sulfates sont absorbés par des bactéries qui transforment le mercure élémentaire en méthylmercure plus dangereux et qui s’accumule plus facilement dans l’organisme des poissons.
Les cinq plus grandes fleuves de l’Arctique – le Mackenzie au Canada ; la Lena, l’Ob et le Ienisseï en Sibérie, sans oublier le Yukon – sont considérés comme des sentinelles du changement climatique. Tous ont été étudiés scrupuleusement par les scientifiques, malgré les problèmes d’éloignement, les conditions d’observation difficiles et, pour le Yukon, des complications transfrontalières. Les scientifiques sont également été confrontés au manque de données historiques. Toutefois, pour le Yukon, il existe des archives liées à une tradition qui remonte à 1986. Elle permet de connaître les dates de débâcle du fleuve au niveau de la ville canadienne de Dawson City. En 2016, l’événement a eu lieu le 23 avril, date la plus précoce jamais enregistrée.
A côté des modifications chimiques de l’eau du Yukon, les habitants ont observé des changements physiques. Ainsi,  la plus forte érosion contribue à introduire davantage de sédiments dans le fleuve, ce qui obstrue parfois les systèmes de filtration d’eau potable. Le dégel du pergélisol et l’érosion vont de pair. De plus, le dégel provoque d’autres changements à la surface du sol avec l’assèchement de certaines zones et un apport d’eau dans d’autres. L’augmentation des sédiments et des matériaux charriés par le fleuve suscite des inquiétudes dans les villages où les habitants sont très inquiets pour les saumons et leur habitat.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau-anglaisDon’t let us be mistaken. Even though the current winter looks less mild than the previous ones in Europe, global warming is going on in the Arctic where winter temperatures are still above average. The consequences of climate change affect the sea ice, but also the ground and the rivers.

A new USGS study published in the journal Geophysical Research Letters shows that as Alaska warms and permafrost thaws, the chemistry of the Yukon River’s water is transforming chemically. The Yukon runs more than 3,000 km from the mountains of British Columbia to the Bering Sea and is one of the world’s major Arctic rivers.

Long-term monitoring reveals that levels of calcium, sodium, phosphorus, magnesium and sulfates are increasing in the river’s waters. That is evidence of widespread permafrost loss, which has allowed water to flow freely through thawed, mineral-rich soils and carry some of those minerals into the river. The results indicate a profound transformation in the Yukon River basin, an area twice the size of California and a major contributor of water into the Arctic marine system.

The researchers used data from one site on the Yukon River and one on the Tanana River, a major Yukon tributary. Both sites have been USGS monitoring stations for decades, allowing this study to reach back to 1982 to investigate trends. Not only did overall levels of the five chemicals increase substantially from 1982 to 2014, but timing of the releases expanded as well. While most of the releases happen in the summer, the biggest percentage increases for some of the chemicals have been either in late spring or in the fall, indicating earlier annual thaws and later annual freeze-up of soil over time.

Just what will be the effects of the chemical changes is yet unclear. Increased loads of one of the minerals tracked, sulfates, have some potentially ominous implications : the specter of a chain reaction that could create more poisonous methylmercury in the river’s water. Sulfates are consumed by bacteria that convert simple elemental mercury into more-dangerous methylmercury form, which is more easily accumulated in fish.

The five biggest Arctic rivers – the Mackenzie of Canada – and three great Siberian rivers – the Lena, Ob and Yenisey, as well as the Yukon, are considered sentinels of climate changes. All have been watched carefully by scientists, though there are challenges of remoteness, harsh conditions and, for the Yukon, transboundary complications. Scientists are also challenged by gaps in the written historical record. But for the Yukon, some important historical information is available. A tradition, dating back to 1986, has provided a long record of Yukon River ice-breakup dates in the Canadian town of Dawson. The April 23rd 2016 breakup was the earliest ever recorded in the Yukon Territory town.

Apart from the chemical changes in the river are some physical changes that locals notice too. Advancing erosion is putting more soil sediment into the river, sometimes clogging drinking-water filter systems. Permafrost thaw and erosion go together. And the thaw is triggering other changes on the surface, drying out some areas and bringing additional water to others.

The increase in river sediment and debris is fueling concerns in the villages where residents are very nervous about salmon and its habitat.

Source: Alaska Dispatch News.

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Vue aérienne du bassin du Yukon.

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Le Yukon à travers la taïga.

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Le Yukon et Dawson City au Canada.

(Photos: C. Grandpey)

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

drapeau-francaisUn article paru dans le journal belge Le Soir nous apprend que des chercheurs de l’Université Libre de Bruxelles (ULB) ont découvert d’immenses lacs gelés sous la couche de glace de l’Antarctique. Ils minent la résistance de la calotte glaciaire qui pourrait s’effondrer et provoquer un immense tsunami. Les résultats des explorations ont été publiés dans le dernier numéro de Nature Climate Change.

Les scientifiques ont découvert un immense cratère sous la plateforme de glace Roi Baudouin, une immense étendue de glace au nord-est de l’Antarctique. En janvier 2016, ils se sont rendus physiquement dans le cratère et ont découvert qu’il s’agit d’un lac affaissé dont l’eau s’échappe vers l’océan par l’intermédiaire d’un « moulin », terme employé par les glaciologues pour désigner un puits de fonte dans la glace. L’eau d’un moulin ressort souvent à la base d’un glacier ou de la banquise, et finit parfois sa course dans la mer, comme c’est le cas au Groenland. Dans le cas d’un glacier, l’eau peut lubrifier sa base et accélérer son mouvement, voire son vêlage si le glacier arrive dans la mer.

La découverte de moulins en Antarctique a surpris les chercheurs car la plupart sont observés au Groenland. De plus, les chercheurs ont découvert de nombreux lacs cachés sous la surface de la glace, alimentés par des eaux de fonte. Certains mesurent plusieurs kilomètres. Sur des images vidéo prises sous l’eau, on voit clairement qu’une grande quantité d’eau de fonte est présente dans la région.

L’article s’accompagne d’une petite vidéo montrant les moulins de fonte :

http://mobile.lesoir.be/1390347/article/actualite/sciences-et-sante/2016-12-12/un-cratere-geant-menace-l-antarctique

Merci à S. Chermette (80 Jours Voyages) de m’avoir communiqué cette information.

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drapeau-anglaisAn article in the Belgian newspaper Le Soir tells us that researchers at the Université Libre de Bruxelles (ULB) have discovered huge frozen lakes under the ice of Antarctica. They undermine the resistance of the ice cap which could collapse and cause a huge tsunami. The results of the explorations were published in the latest issue of Nature Climate Change.
The scientists discovered a huge crater beneath the Roi Baudoin ice platform, an immense expanse of ice in northeastern Antarctica. They visited the crater in January 2016 and discovered that it was a collapsed lake whose water escaped to the ocean through a « moulin » or glacier mill, a French term used by glaciologists to designate the escape of melting water through the ice. Water from a moulin often exits the glacier at base level, sometimes into the sea. Water from moulins may help lubricate the base of the glacier, affecting glacial motion.

This discovery surprised the researchers because most of the mills are observed in Greenland. In addition, researchers have discovered many lakes hidden under the surface of the ice, fed by meltwater. Some measure several kilometers. On video images taken underwater, it is clear that a large amount of meltwater is present in the area.
The article is accompanied by a short video showing the mills:
http://mobile.lesoir.be/1390347/article/actualite/sciences-et-sante/2016-12-12/un-cratere-geant-menace-l-antarctique

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Exemple de moulin sur un glacier (Crédit photo: Wikipedia)

Notre responsabilité dans la fonte de l’Arctique // Human responsibility in the melting of the Arctic

drapeau-francaisTout le monde – sauf d’irréductibles Républicains aux Etats-Unis – reconnaît  que les gaz à effet de serre, surtout le dioxyde de carbone, sont responsables du réchauffement climatique et de la fonte de l’Arctique.
Une équipe de climatologues de l’Institut de météorologie Max Planck en Allemagne a calculé que pour chaque personne qui parcourt 1600 kilomètres en voiture ou effectue un vol aller-retour entre New York et Londres, 3 mètres carrés de glace de mer disparaissent de l’Arctique. L’étude a été publiée dans la revue Science, avec le détail des calculs complexes qui ont permis aux chercheurs d’estimer quelle surface de glace de mer arctique fond pour chaque tonne de dioxyde de carbone émise dans l’atmosphère.
Les résultats de cette étude montrent que des comportements individuels contribuent à créer une situation que beaucoup de gens ont du mal à comprendre. Par exemple, selon la Banque mondiale, l’Américain moyen émet plus de 16 tonnes de carbone chaque année. Cela équivaut à la fonte d’environ 48 mètres carrés de glace dans l’Arctique.
Les chercheurs affirment également que la relation linéaire entre les émissions de dioxyde de carbone et la perte de surface de glace pourrait être un bon indicateur du moment où l’Arctique sera totalement dépourvu de glace en septembre, le mois où l’on enregistre chaque année  la plus faible surface de glace de mer. Les scientifiques s’attendent à ce que cet événement se produise au cours des prochaines décennies, peut-être même dès 2030. L’étendue de glace de mer n’a jamais été aussi réduite fin octobre (voir ma note du 3 novembre 2016), et la température de l’air n’a jamais été aussi haute dans l’Arctique à cette époque de l’année. Toutes ces observations confirment sans le moindre doute que l’on se dirige vers une perte de glace dans l’Arctique sur le long terme.
Les chercheurs allemands pensent que c’est moins une question de calendrier et plus une question de quantité de CO2 émis. Au rythme actuel des émissions de dioxyde de carbone, l’Arctique pourrait être exempt de glace à la fin de l’été dès le milieu de ce siècle. En revanche, les résultats de l’étude soulignent également que toute mesure prise pour réduire les émissions de CO2 ralentira la perte de glace de mer pendant l’été arctique.
La disparition de la glace dans l’Arctique aura des effets à grande échelle. Certaines études ont déjà montré que cela pourrait affaiblir le jet stream et ainsi contribuer aux inondations, aux sécheresses et à d’autres phénomènes météorologiques extrêmes qui ont frappé les latitudes moyennes ces dernières années. De nombreux scientifiques pensent que la réduction rapide de la glace de mer arctique pourrait contribuer à des hivers plus longs en Amérique du Nord, ainsi qu’à des vagues de chaleur plus intenses.
Il ne fait aucun doute que la disparition de la glace de mer aura également un impact sévère sur l’Arctique proprement dit. Les ours polaires, les phoques et autres animaux sauvages devront s’adapter, s’ils le peuvent, à de nouveaux paysages. Les communautés autochtones devront changer leur mode de chasse et de pêche, et les villages deviendront plus vulnérables aux tempêtes et à l’érosion. L’exploration pétrolière et gazière deviendra plus facile dans un Arctique dépourvu de glace, et la navigation sera plus aisée. Comme je l’ai écrit précédemment, une croisière de luxe a déjà traversé l’Arctique cet été…
Source: The Washington Post.

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drapeau-anglaisEverybody – except some Republicans in the U.S. – admits that greenhouse gases, and especially carbon dioxide, are responsible for global warming and the melting of the Arctic.

A team of climate scientists at the Max Planck Institute for Meteorology in Germany has calculated that for every person who drives a car 1,600 kilometres or takes a round-trip flight from New York to London, 3 square metres of sea ice vanishes from the Arctic. The study has been published in the journal Science, with the detail of the complex set of calculations that allowed the researchers to estimate how much Arctic sea ice melts for every metric ton of carbon dioxide emitted into the atmosphere.

The result helps illustrate how individual actions shape what often can seem a faraway problem. The average American, for instance, emits more than 16 metric tons of carbon each year, according to the World Bank. That would amount to the melting of about 48 square metres of ice in the Arctic.

The researchers also argue that the linear relationship between carbon dioxide emissions and the amount of ice melting might serve as a good predictor of when the Arctic will be completely free of ice during September, the lowest month each year for Arctic sea ice, a development many scientists expect to happen over the next several decades, possibly even by 2030. Sea ice extent in the Arctic measured as low as it has ever has in late October (see my note of 3 November 2016), and air surface temperatures have shown record warmth. All these observations confirm there is an unmistakable, long-term trend toward less ice in the Arctic.

The German researchers suggest that it might be less a question of timing and more a question of how much CO2 the world emits. At the current rate of emissions, the Arctic could be free of ice during the late summer by the middle of this century. On the other hand, the results of the study also imply that any measure taken to mitigate CO2 emissions will directly slow down the ongoing loss of Arctic summer sea ice.

The loss of ice in the Arctic would have wide-range effects. Some studies have suggested that it could be weakening the jet stream and thus contributing to floods, droughts and other extreme weather events that have struck the mid-latitudes in recent years. Many scientists believe the accelerated loss of Arctic sea ice could be contributing to longer winters in North America, as well as more intense heat waves.

There is no doubt that the loss of sea ice also will profoundly alter the Arctic itself. Polar bears, seals and other wildlife will have to wrestle with the changing landscape. Native communities might have to change how and when they hunt and fish, and villages could become more vulnerable to storms and erosion. Oil and gas exploration would become easier in an ice-free Arctic, and shipping would become more feasible. As I put it previously, a luxury cruise already sailed through the Arctic this summer.

Source: The Washington Post.

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Photo: C. Grandpey

Etude sur la fonte des glaciers antarctiques // Study about the melting of Antarctica’s glaciers

drapeau-francaisDans des notes précédentes (décembre 2015 et avril 2016), j’ai expliqué que les glaciers de l’Antarctique fondent eux aussi. J’ai donné les exemples des glaciers Thwaites et Pine Island qui sont parmi ceux qui fondent le plus vite sur notre planète. Dans une étude récente, des chercheurs américains de l’Institut de Technologie de Californie avancent une hypothèse selon laquelle une arrivée d’eau plus chaude contribuerait à faire réduire l’épaisseur de certaines plates-formes glaciaires de l’Antarctique Occidental, ce qui entraînerait le recul rapide des glaciers.
En utilisant les données recueillies par l’Opération IceBridge de la NASA, avec un avion pour survoler les pôles, les scientifiques ont étudié la fonte des glaciers Smith, Pope et Kohler (voir la carte ci-dessous). Ils ont découvert que la glace avait fondu sur plusieurs centaines de mètres d’épaisseur entre 2002 et 2009, ce qui confirme l’hypothèse que, dans le milieu des années 2000, la baie de la Mer d’Amundsen dans l’Antarctique Occidental a été envahie par de l’eau plus chaude.
Les chercheurs expliquent que les plates-formes glaciaires sont d’épaisses et vastes étendues de glace qui avancent dans la mer. De l’eau plus chaude peut pénétrer dans des fractures ouvertes à la base d’une plate-forme, entraînant son érosion par le bas. Cela peut avoir un effet domino si l’eau pénètre dans la zone où la glace quitte son support terrestre et commence à flotter dans l’eau. Si cette zone absorbe de l’eau chaude, le contact entre le substratum rocheux et le glacier est affaibli et le glacier recule rapidement.
Jusqu’à présent, on ne savait pas quelle quantité de glace disparaissait de cette façon. Grâce aux équipements à bord des avions de la NASA qui balayent les étendues de glace, les chercheurs ont conclu que des trois glaciers étudiés, le Smith était celui qui avait le plus souffert, avec un recul de 70 mètres et une perte d’épaisseur de près de 500 mètres chaque année.
L’eau de mer relativement chaude qui provoque la fonte de la glace de ces glaciers a pour nom Eau Profonde Circumpolaire – Circumpolar Deep Water (CDW). C’est un mélange de tous les océans du monde et elle se déplace à travers un plateau continental à une profondeur de plus de 300 mètres. A partir de 2009 et jusqu’en 2014, les chercheurs indiquent que l’afflux d’eau chaude a été moins important, ce qui a ralenti le recul des glaciers Kohler et Pope. Mais c’était trop tard. La glace qui se trouve dans la zone entre la mer et le substratum rocheux avait déjà formé une cavité profonde, de sorte que la fonte se poursuit aujourd’hui.
Les résultats de cette étude seront utilisés pour développer un modèle qui pourrait simuler les processus au point de contact de la glace avec l’océan, afin de mieux comprendre comment les plates-formes glaciaires évoluent et prévoir leur fonte dans les années à venir.
Source: Cosmos Magazine.

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drapeau-anglaisIn previous notes (December 2015 and April 2016), I explained that glaciers in Antarctica re melting too. I gave the examples of the Thwaites and Pine Island glaciers which are among the world’s fastest melting glaciers. In a recent study, US researchers from the California Institute of Technology suggest an influx of warm water thinned some of West Antarctica’s ice shelves, leading to the rapid retreat of the glaciers.

Using data collected by NASA’s Operation Icebridge – which sends aircraft to fly over the poles, the scientists studied the melting from the Smith, Pope and Kohler Glaciers (see map below). They found hundreds of metres of the glacial ice melted between 2002 and 2009, supporting the hypothesis that in the mid-2000s, the West Antarctica’s Amundsen Sea bay was flooded with warm water.

The researchers explain that ice shelves are thick, vast swathes of ice that poke out from the land and into the sea. But warm water can squeeze into ice shelf cracks, eroding them from the bottom up. This can have a domino effect if the water penetrates the grounding line, which is the zone where land ice starts to float in water. If the grounding line takes in warm water, contact between bedrock and glacier ice is weakened and glaciers retreat rapidly.

Until now, no one knew just how much ice was lost this way. With NASA aircraft scanning the icy plains, the researchers measured that Smith glacier suffered the most of the three, with as much as 70 metres in length and almost 500 metres in thickness of solid ice disappearing each year.

The relatively warm, salty water that causes the melting of glacier ice is called Circumpolar Deep Water. It’s a blend of the world’s oceans and travels across a continental shelf at a depth of more than 300 metres. From 2009 until 2014, the researchers indicate the warm water eased up and slowed Kohler and Pope’s retreat. But it might have been too late. The ice at the grounding line had already formed a deep cavity, so that melting continues today.

The results from this study will be used to develop a model that would simulate the processes at the ice-ocean connection point, to better understand how ice shelves evolve and help predict future melting.

Source: Cosmos Magazine.

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Vitesse d’écoulement (« Velocity »)des glaciers cartographiée grâce au satellite Earth Observatory de la NASA. Comme indiqué dans le texte, entre 2002 et 2009, le glacier Smith a reculé de 70 mètres par an et perdu quelque 500 mètres d’épaisseur.