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Le gaz carbonique de Vulcano (Sicile / Italie) // Carbon dioxide at Vulcano (Sicily / Italy)

drapeau francaisQuand on débarque de l’aliscaphe ou du bateau sur l’île de Vulcano, la première odeur que l’on perçoit le plus souvent est celles de l’hydrogène sulfuré en provenance de la mare de boue à proximité de Porto Levante. Cette boue attire chaque année des milliers de touristes parmi lesquels certains espèrent soigner des maladies de peau, tandis que d’autre préfèrent profiter des jacuzzi naturels alimentés par des remontées de gaz depuis le fond de la mer. En général, les gaz volcaniques sont emportés par le vent qui balaye régulièrement les bien nommées Iles Eoliennes.

Il y a toutefois des jours où le temps est remarquablement calme. C’était le cas le 14 avril dernier, jour où un petit garçon français qui jouait sur la plage  a été victime d’un malaise est s’est effondré au sol. Rapidement secouru et transporté par hélicoptère à l’hôpital de Lipari, il a pu être sauvé mais les médecins ont déclaré qu’il avait frôlé la mort car il avait inhalé une dose importante de gaz carbonique. J’ai eu l’occasion de faire des prélèvements et des mesures du CO2 de Vulcano avec les membres de l’Institut des Fluides de Palerme (je salue au passage Franco Sortino et Francesco Italiano) et il ne fait aucun doute que les jacuzzi de la plage de Porto Levante bouillonnent sous l’effet de gaz parmi lesquels le CO2 est majoritaire*. Il est donc assez normal qu’en l’absence de vent ce gaz relativement lourd reste présent à la surface du sol et qu’un gosse de neuf ans qui fait des châteaux de sable en étant accroupi inhale ce gaz extrêmement nocif.

Au vu de cet accident qui aurait pu être dramatique, la grande question était de savoir s’il fallait interdire ou non l’accès aux bains de boue et à la plage de Porto Levante. A quelques semaines du pic de la saison touristique, une telle décision aurait été catastrophique pour l’île de Vulcano, voire pour l’ensemble des Iles Eoliennes. La Sicile n’étant pas le Japon, une décision aussi drastique ne saurait être prise ! Après consultation du milieu scientifique – en l’occurrence de l’INGV – et de la Protection Civile, le maire de Lipari a déclaré qu’un écriteau allait être apposé à l’entrée de la zone dangereuse afin de prévenir les visiteurs des risques encourus. L’incident est donc clos, au moins pour le moment !

Source: Presse italienne.

* Voir dans la colonne de gauche de ce blog le hors-série « L’Ile de Vulcano » dont je suis l’auteur et qui a été édité par L’Association Volcanologique Européenne.

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drapeau anglaisWhen you step out of the hydrofoil or the boat on the island of Vulcano, the first smell you usually perceive is that of hydrogen sulfide from the mud baths near Porto Levante. This mud each year attracts thousands of tourists including some who hope of cure skin diseases, while others prefer to enjoy the natural hot tubs fed by gases rising from the bottom of the sea. Generally, these volcanic gases are blown away by the wind which regularly sweeps the aptly named Aeolian Islands.

However, there are days when the weather is remarkably calm. This was the case on April 14th, a day when a little French boy playing on the beach collapsed to the ground. Quickly rescued and airlifted to the hospital in Lipari, he was saved but doctors said he had almost died because he had inhaled a large dose of carbon dioxide. I had the opportunity to collect and measure CO2 samples at Vulcano with members of the Palermo Institute of Fluids (my regards to Franco Sortino and Francesco Italiano) and there is no doubt that the jacuzzis of the beach of Porto Levante bubble under the effect of gases among which CO2 is prevalent *. It is therefore quite normal that when there is no wind this relatively heavy gas should be present on the soil surface and a squatting 9-year-old kid building sandcastles should inhale this lethal gas.
After this accident which could have been dramatic, the big question was whether to ban or not the access to the mud baths and the beach of Porto Levante. A few weeks before the peak of the tourist season, such a decision would have been catastrophic for the island of Vulcano, even for all the Aeolian Islands. Sicily is not Japan ans such a drastic decision can not be taken! After a meeting with the scientific community – the INGV of Catania – and the Civil Protection, the mayor of Lipari said a sign would be placed at the entrance to the danger area to warn visitors against the risks . The incident is over, at least for now!

Source: Italian newspapers.

* See in the left-hand column of this blog « The Island of Vulcano » I have written on behalf of The European Volcanological Association.

Vulcano5--Bains-de-boue

Vulcano6 Les gaz volcaniques font bouillonner la mer

Les bains de boue et jacuzzi de Vulcano  (Photos:  C.  Grandpey)

Le Mauna Loa (Hawaii) et les mesures du CO2 // Mauna Loa (Hawaii) and CO2 monitoring

drapeau-francaisL’Observatoire du Mauna Loa (MLO), un centre de recherche atmosphérique géré par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), est situé à 3350 m d’altitude sur le flanc nord du Mauna Loa. C’est une structure essentielle pour la mesure des émissions de CO2 dans l’atmosphère. Les mesures en continu ont commencé en 1958, lorsque Charles David Keeling a installé des instruments – de haute technologie pour l’époque – et a commencé à mesurer scrupuleusement la quantité de CO2 dans l’air.
Une fois commencées, ces mesures ont montré, sans le moindre doute possible, que l’accumulation de CO2 dans l’atmosphère était bel et bien une réalité. Les instruments étaient tellement performants que pendant les mois d’été il était facile de détecter l’absorption saisonnière du CO2 par la végétation. En revanche, pendant les mois d’hiver, lorsque le feuillage dans l’hémisphère nord est plus rare, le niveau de CO2 augmentait.
Le Mauna Loa est aussi un volcan actif, et les scientifiques du Hawaiian Volcano Observatory (HVO) se sont parfois demandés si le gaz émis par le Mauna Loa affectait les valeurs de CO2 ambiantes enregistrées par le MLO. La réponse est non. Bien que les instruments du MLO puissent facilement détecter les émissions de CO2 provenant des zones de rift et de la caldeira sommitale lorsque les vents soufflent de cette direction, les scientifiques du MLO prennent soin d’exclure ces données des autres émissions de CO2. Les scientifiques du MLO sont tout à fait capables d’utiliser ces données pour estimer la quantité de CO2 rejetée par le volcan. Leurs résultats montrent que le Mauna Loa, lorsqu’il n’est pas en éruption, libère une fraction du CO2 émis par le Kilauea tout proche. Les mesures effectuées pendant dernière éruption du Mauna Loa en 1984 ont révélé des émissions comparables aux émissions quotidiennes du Kilauea à l’heure actuelle (environ 15 000 tonnes par jour).
15 000 tonnes est un montant équivalent aux émissions annuelles de 2400 véhicules utilitaires. Cependant, un examen attentif des émissions de CO2 par les volcans de la planète montre que c’est seulement pendant les plus importantes éruptions explosives (heureusement rares) que l’on observe des émissions de CO2 proches de celles produites dans le monde industrialisé moderne. Par exemple, la quantité de CO2 émise en 9 heures lors de l’éruption du Mont St. Helens en 1980 est équivalente à  2,5 heures d’émissions de CO2 par l’activité humaine. En moyenne, la quantité de CO2 libérée par les volcans est bien inférieure à ces chiffres. Tous les volcans de la Terre dans leur ensemble émettent moins de 1% du CO2 produit chaque année par les humains.

Voici la «courbe de Keeling» montrant l’évolution des concentrations de CO2 sur le Mauna Loa au cours des dernières décennies:
Keeling-curve

La «courbe de Keeling, » mérite vraiment les honneurs qu’elle a reçu le 30 Avril, 2015 de la part de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) et de l’American Chemical Society. Non seulement elle indique la tendance à la hausse constante de la concentration de CO2 dans l’atmosphère terrestre, mais elle a également été utilisée pour révéler des enregistrements de température et de concentration de CO2 jusqu’à il y a 500 000 ans. Pour ce faire, les scientifiques ont mis en relation les données enregistrées actuellement, celles concernant la température mondiale, les études relatives aux concentrations de CO2 et d’isotopes de deutérium (isotope naturel de l’hydrogène) présents dans l’air emprisonné dans les carottes de glace.
Les derniers relevés selon la méthode Keeling ainsi que les études de carottes de glace montrent de manière catégorique que les concentrations de CO2 dans l’atmosphère sont plus élevées que pendant les 500 0000 années écoulées. Ils montrent également que la plus importante hausse de CO2 coïncide avec l’industrialisation de la Terre, et que cette augmentation va de pair avec l’augmentation des températures moyennes à l’échelle mondiale.
Source: Volcano Watch / HVO.

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drapeau-anglaisThe Mauna Loa Observatory (MLO), a NOAA atmospheric research facility located at 3,350 m above sea level on Mauna Loa’s north flank is an essential structure for the measurement of CO2 emissions in the atmosphere. Continuous CO2 monitoring began on Mauna Loa in 1958, when Charles David Keeling installed state-of-the-art instrumentation and began carefully measuring the amount of CO2 in the air.

Once established, the record showed convincingly that CO2 buildup was indeed taking place. In fact, the technique worked so well that during summer months it easily detected the seasonal uptake of CO2 by increased vegetation. During winter months, when foliage in the northern hemisphere is scarcer, CO2 levels measured at the Mauna Loa location climbed.

But Mauna Loa is also an active volcano, and USGS Hawaiian Volcano Observatory (HVO) scientists are sometimes asked if gas released from the mountain affects the ambient CO2 values reported by MLO. The short answer is no. Although instrumentation at MLO can easily detect CO2 emissions from the rift and summit caldera emission sources when winds blow from that direction, MLO scientists are careful to exclude these data from the background CO2 record.

Remarkably, MLO staff have shown how to use these volcanically “contaminated” CO2 records to actually estimate the amount of CO2 discharged by the volcano. Their published findings show that Mauna Loa, when it’s not erupting, releases a fraction of the CO2 emitted by Kilauea. USGS measurements during Mauna Loa’s most recent eruption in 1984 found emissions comparable with Kilauea’s current daily rate (about 15,000 tons per day).

15,000 tons is an amount equivalent to the annual emissions from 2,400 sport utility vehicles. However, careful examination of global volcanic CO2 emissions show that only during rare and very large explosive eruptions do total volcanic emission rates come close to the rate of CO2 produced in the modern industrialized world. For example, the same amount of CO2 emitted during the 9-hour catastrophic eruption of Mount St. Helens in 1980 is released every 2.5 hours by human activity. On average, though, the proportion released by volcanoes is much less. All of Earth’s volcanoes taken together emit less than one percent of the CO2 produced each year by humans.

 

Here is the “Keeling Curve” showing the evolution of CO2 concentrations on Mauna Loa:

 Keeling-curve

 

The “Keeling Curve,” is truly worthy of the recognition it received on April 30th, 2015 from the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) and the American Chemical Society. Besides documenting the steady upward trend of CO2 concentration in Earth’s atmosphere, this precise and modern CO2 record has been used to reconstruct temperature and CO2 concentration records as far back as 500,000 years ago. To accomplish this, scientists combined the current record, global temperature data, studies of CO2 and deuterium isotope concentrations found in the air trapped in ice cores.

Keeling’s modern record, along with the ice core studies, show conclusively that CO2 concentrations in the atmosphere are higher than they’ve been in at least half a million years. They also show that the sharpest and most significant CO2 increase coincided with Earth’s industrialization, and that this increase is mimicked by average global temperatures.

Source : Volcano Watch / HVO.

Mauna-Loa-Observatory

Mauna-Loa-Observatory. On aperçoit derrière la première coupole la terrasse sur laquelle sont installés tous les instruments de mesure de l’atmosphère terrestre. (Photo :  C.  Grandpey)

Les gaz de l’éruption islandaise // The gases of the Icelandic eruption

drapeau francaisCela fait maintenant plus de cinq mois que les météorologues islandais et le Scientific Advisory Board (conseil consultatif scientifique) diffusent des mises à jour quotidiennes sur le déplacement des panaches de gaz nocifs émis par l’éruption dans l’Holuhraun. Les gaz majoritaires sont le dioxyde de soufre (SO2) et le dioxyde de carbone (CO2). Les autres gaz représentent des quantités beaucoup plus faibles. Le SO2 – qui provoque des problèmes respiratoires et oculaires, ainsi que des maux de gorge – est responsable de la plupart des problèmes de santé liés à l’éruption. Le CO2 peut représenter un danger pour les scientifiques qui travaillent à proximité du site éruptif.
Les émissions de gaz actuelles sont les plus dangereuses que l’Islande ait connues depuis plus de 200 ans, avec l’éruption du Laki en 1783. Afin d’évaluer ces émissions, les autorités islandaises ont installé 27 capteurs automatiques de SO2 à travers le pays, associés à d’autres appareils de mesure portables, dont certains sont fixés à des véhicules de police. Selon la direction du vent, les panaches de SO2 peuvent affecter n’importe quelle région du pays, avec des pointes dépassant parfois 2000 µg / m3 en différents endroits tout au long de la journée. L’Agence pour l’Environnement a indiqué que 350 µg / m3 pour une période d’une heure et 125 µg / m3 pour une période de 24 heures étaient les limites d’exposition acceptables au dioxyde de soufre. Lorsque la concentration augmente, des alertes sont diffusées via Facebook et par SMS. Les Islandais sont alors invités à éviter les sorties et les activités physiques. Des niveaux supérieurs à 600 µg / m3 sont considérés comme dangereux pour les personnes qui ont des problèmes de santé et sont donc plus susceptibles d’éprouver des problèmes respiratoires. Dans ce cas, elles sont invitées à rester à l’intérieur avec les fenêtres fermées.
Toutefois, la principale préoccupation est sur le long terme avec des effets mal connus de l’exposition à de faibles quantités de SO2. Un aspect inquiétant du SO2 est sa réaction avec l’eau qui le fait se transformer en acide sulfurique (H2SO4), beaucoup plus difficile et plus coûteux à contrôler. L’acide sulfurique persiste sur de plus longues périodes de temps que le SO2, et aussi plus loin du centre éruptif, comme ce fut le cas pendant l’éruption du Laki en 1783, avec quelque 20 000 morts en Grande-Bretagne.
Les panaches de SO2 ont parfois atteint Reykjavik sur la côte ouest, mais c’est la partie orientale de l’Islande qui a été la plus fortement exposée à des concentrations de gaz élevées. Les écoles ont parfois été fermées et les ventes de médicaments contre l’asthme ont grimpé en flèche. Le 11 janvier, un appareil portable a relevé 7,800 µg / m3 à 80 km à l’est de l’éruption.
Les agriculteurs de l’est de l’Islande sont inquiets eux aussi. Leur bétail pourrait se retrouver affecté à long terme car les animaux sont restés confinés pendant longtemps à l’intérieur de structures où la circulation de l’air n’est pas bonne. Il ne serait pas surprenant que les plus jeunes bêtes se retrouvent avec des problèmes de santé, tels que des faiblesses respiratoires. En outre, avec le printemps, d’autres effets secondaires de l’éruption pourraient apparaître. L’acide sulfurique est actuellement mélangé à la neige. C’est seulement au moment de la fonte printanière que l’on saura à quel point le H2SO4 a affecté l’eau, le sol et la végétation.
Source: Al Jazeera.

A noter la présence de nouvelles webcams: http://webcams.mogt.is/

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drapeau anglaisFor the past five months, Icelandic weather forecasters and the Scientific Advisory Board have included daily updates on the movement of noxious gas plumes emitted by the ongoing Holuhraun volcanic eruption. Most of the gas is sulphur dioxide (SO2) and carbon dioxide ((CO2). The other gases occur in much lower quantities. SO2, which causes respiratory, eye and throat problems, is responsible for most of the eruption-related health issues. CO2 can be dangerous to the scientists who work near the volcano itself.

The current gas emissions are the most dangerous the country has experienced in more than 200 years, since the Laki eruption in 1783.With volcanic gas emissions at such high levels, Icelandic authorities have installed 27 automatic monitors around the country that measure SO2, along with portable meters, some of which are attached to police vehicles. Depending on wind conditions, SO2 fumes can get blown around and affect the entire country, sometimes exceeding 2,000 µg/m3 at different points throughout a day. The Environment Agency set 350 µg/m3 for a one-hour period and 125 µg/m3 for a 24-hour period as acceptable exposure limits to sulphur dioxide. When the concentration rises, advisories are posted online, via Facebook and by SMS, and Icelanders are advised to avoid going outdoors and engaging in physical activity. Levels more than 600µg/m3 are considered dangerous for people who have existing health conditions and are more likely to experience respiratory problems. At these levels, such people are advised to stay indoors with the windows closed.

However, the main concern is about the longer-term and lesser-known affects of exposure to low levels of SO2. A worrying aspect of SO2 is when it reacts with water and turns into sulphuric acid (H2SO4) that becomes far harder and more expensive to monitor. H2SO4 becomes apparent over a longer time period than SO2 and typically further from the centre of the eruption, like during 1783 Laki eruption that killed an estimated 20,000 people in Britain.

Occasionally, SO2 plumes have reached Reykjavik on the west coast. But eastern Iceland has been particularly exposed to high gas concentrations. Schools have sometimes been closed and sales of asthma drugs have spiked in the country’s east. On January 11th, a portable meter picked up a reading of  7,800 µg/m3 about 80 km east of the eruption.

Farmers in eastern Iceland are now worried their livestock could wind up with long-term damage, as they have been holed up inside the sheds with poor air circulation. It wouldn’t come as a surprise if the youngest sheep ended up with some health problems, such as weaker lungs. Besides, with springtime, other side effects of the eruption could become apparent. Sulphuric acid is currently stored in the snow. It is only when the snow melts in the spring that H2SO4 will affect the water, soil and vegetation.

Source: Al Jazeera.

New webcams to see the eruption: http://webcams.mogt.is/

Gaz-Islande

Nuages de gaz de l’éruption dans l’Holuhraun  (Crédit photo:  Peter Hartree / Wikipedia)

Le basalte pourra-t-il aider à réduire les gaz à effet de serre? // Could basalt help reduce greenhouse gases?

drapeau francaisUne expérience très intéressante est en train d’être effectuée à Wallula (État de Washington) où le dioxyde de carbone (CO2) – souvent tenu pour responsable du changement climatique – est injecté à 800 mètres de profondeur dans le sol afin de vérifier s’il peut être stocké en toute sécurité et en permanence dans d’anciennes coulées de basalte.

Pendant quatre semaines, plus de 1000 tonnes de CO2 vont être injectées dans le sol sur le site de l’usine de pâte à papier Boise Inc., sous la direction de chercheurs de Battelle – organisme de Recherche et Développement – qui travaillent pour le compte du Pacific Northwest National Laboratory.
L’usine se trouve à l’aplomb d’un grand nombre de coulées de lave en couches de 2400 mètres ou plus dans le sous-sol ; elles font partie des formations de basalte profondes qui couvrent des parties des Etats de Washington, Oregon et Idaho.

Des essais en laboratoire ont démontré que le gaz à effet de serre peut réagir avec le basalte pour former rapidement une roche solide. Les préparatifs sont en cours depuis plusieurs années pour étudier la géologie à Wallula et pour obtenir des financements et des autorisations. Certaines couches de lave profondes sous Wallula sont très fortement vacuolées, un peu comme une éponge. Le CO2, passé de l’état gazeux à l’état liquide, se fraye un chemin au travers des trous en absorbant l’eau et en réagissant avec des éléments du basalte pour former du carbonate de calcium. On prévoit que la roche commence à se former en quelques semaines, emprisonnant ainsi le dioxyde de carbone qui ne sera plus nocif pour l’atmosphère.

Pour le moment, il s’agit d’un test relativement limité sur le terrain. La quantité de dioxyde de carbone injectée correspond à celle émise par une centrale électrique au charbon en quelques heures. Cependant, on estime que les Etats-Unis et certaines parties du Canada ont assez de capacité potentielle dans des formations géologiques pour stocker du dioxyde de carbone pendant 5700 ans. Les basaltes disponibles en Inde et en Chine sont peut-être encore plus importants. Ce serait intéressant étant donné que ces deux pays consomment de plus en plus d’énergie.

Source: Tri-City Herald.

 

drapeau anglaisA very interesting experiment is under way in Wallula (Washington State) where carbon dioxide (CO2) – largely held responsible for climate change – is being injected 800 metres deep into the ground in order to test whether it can be stored safely and permanently in ancient basalt flows.

Over four weeks, more than 1,000 tons of CO2 will go into the ground on the campus of the Boise Inc. pulp and paper mill under the direction of Battelle researchers based at Pacific Northwest National Laboratory. (Battelle is a global research and development organization).

The mill sits atop dozens of volcanic lava flows in layers 2400 metres or more underground, part of the deep basalt formations that cover parts of Washington, Oregon and Idaho.

Laboratory tests have shown that the greenhouse gas can react with basalt to quickly form solid rock. Preparations have been under way for years to study the geology at Wallula and obtain funding and permits. Some of the deep layers of lava underneath Wallula are pockmarked with holes, like a sponge. CO2, converted from gas to liquid, will make its way through the holes, absorbing water and reacting with elements in the basalt to form calcium carbonate. The rock is expected to start forming within weeks, permanently securing the carbon dioxide away from the atmosphere.

For the moment, it is a relatively small field test. The amount of carbon dioxide being injected is equal to the amount a typical coal-fired power plant emits in few hours. However, it has been estimated that the United States and portions of Canada have enough potential capacity in geologic formations to store carbon dioxide for 5,700 years. Perhaps more important are the basalts available in India and China, two countries with increasing energy use.

Source: Tri-City Herald.