Étiquette : gaz

La fonte du permafrost et ses conséquences // Permafrost thawing and its consequences

Suite à la pollution majeure provoquée par le déversement d’une cuve de mazout dans une rivière de Sibérie, la Russie a ordonné une vérification complète des infrastructures à risque bâties sur le permafrost qui est en train de fondre sous l’effet du réchauffement climatique. Les piliers qui soutenaient le réservoir de stockage du mazout se sont enfoncés dans le sol qui a perdu de sa rigidité avec la fonte du pergélisol.

Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, la fonte du permafrost est prise très au sérieux par les autorités russes car elle fragilise les villes et les infrastructures, notamment minières, gazières et pétrolières. Le gouvernement russe considère ce dégel dans l’Arctique, où l’exploitation des ressources naturelles est une priorité stratégique du Kremlin, comme un risque majeur aux conséquences imprévisibles.

Les autorités russes disent avoir enfin stoppé la progression des hydrocarbures qui se sont déversés en particulier dans la rivière Ambarnaïa. Un barrage de confinement flottant a rapidement été mis en place et les polluants ont commencé à être pompés de cette rivière qui alimente le lac et le fleuve Piassino, très importants pour l’écosystème et les populations locales. Il est prévu de pomper les hydrocarbures et de les stocker sur place dans des conteneurs en attendant l’hiver, lorsque le gel aura rendu le terrain plus praticable.

Source : The Siberian Times.

Un point positif de cette pollution en Sibérie pourrait être une prise de conscience de la fonte du permafrost et de ses conséquences pour la planète. Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, la fonte du sol gelé est une bombe à retardement sanitaire et écologique qui menace d’accélérer le réchauffement climatique.

An fondant, le permafrost se réchauffe et libère progressivement les gaz qu’il neutralisait jusque-là. Le phénomène devrait s’accélérer et les scientifiques décrivent un cercle vicieux : les gaz émis par le permafrost accélèrent le réchauffement, qui accélère la fonte du permafrost.

Selon un rapport du GIEC paru en septembre 2019, une fonte majeure du permafrost pourrait se produire d’ici 2100 si les émissions de CO2 ne sont pas réduites. Cela provoquerait l’émission de dizaines voire de centaines de milliards de tonnes de gaz à effet de serre.

Outre ses effets climatiques, la fonte du permafrost représente aussi une menace sanitaire car le sol gelé abrite des bactéries et virus parfois oubliés. Il est bon de rappeler que, pendant l’été 2016, un enfant est mort en Sibérie de la maladie du charbon (anthrax), pourtant disparue depuis 75 ans dans cette région. Les scientifiques ont alors expliqué que l’origine remontait très probablement au dégel d’un cadavre de renne mort de l’anthrax il y a plusieurs dizaines d’années. Libérée, la bactérie mortelle, qui se conserve dans le permafrost pendant plus d’un siècle, a réinfecté des troupeaux. La menace ne se limite pas à l’anthrax. Des chercheurs ont découvert ces dernières années deux types de virus géants, dont l’un vieux de 30 000 ans, conservés dans le permafrost.

Source : La Voix du Nord.

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Following major pollution caused by the spilling of an oil tank into a Siberian river, Russia has ordered a full monitoring of the infrastructure built on permafrost which is melting under the effect of global warming. The pillars that supported the diesel storage tank sank into the ground which had lost its rigidity with the thawing of permafrost.
As I have put it several occasions, the melting of permafrost is taken very seriously by the Russian authorities because it weakens cities as well as mining, gas and oil infrastructure. The Russian government considers permafrost melting in the Arctic, where the exploitation of natural resources is a strategic priority of the Kremlin, as a major risk with unforeseeable consequences.
Russian authorities say they have finally stopped the progression oil spill, in particular in the Ambarnaïa river. A floating containment dam was quickly put in place and pollutants began to be pumped from this river which feeds the lake and the Piassino river, which are very important for the ecosystem and local populations. It is planned to pump the hydrocarbons and store them on site in containers until winter, when the frost makes the ground more solid and practical.
Source: The Siberian Times.

A positive point of this pollution in Siberia could be an awareness of the melting of permafrost and its consequences for the planet. As I have said many times, the melting of frozen ground is a health and environmental time bomb that threatens to accelerate global warming.
As it melts, permafrost heats up and gradually releases the gases it previously neutralized. The phenomenon is expected to accelerate and scientists describe a vicious circle: the gases emitted by permafrost accelerate warming, which accelerates the melting of permafrost.
According to an IPCC report published in September 2019, a major melting of permafrost could occur by 2100 if the CO2 emissions are not reduced. This would cause the emission of tens or even hundreds of billions of tonnes of greenhouse gases.
In addition to its climatic effects, the melting of permafrost also represents a health threat because the frozen soil contains bacteria and viruses that are sometimes forgotten. It is worth recalling that, during the summer of 2016, a child died in Siberia from anthrax, which had disappeared in the region for 75 years. Scientists then explained that the origin most likely dates back to the thawing of a reindeer corpse that had died of anthrax several decades ago. Released, the deadly bacteria, which has been stored in permafrost for more than a century, reinfected herds. The threat is not limited to anthrax. Researchers have discovered in recent years two types of giant viruses; one of them is 30,000 years old and was stored in permafrost.
Source: La Voix du Nord.

Source: Woods Hole Research Center

Effets de la fonte du permafrost sur le réseau routier en Alaska (Photo : C. Grandpey)

 

Mesure et analyse des gaz sur le Kilauea (Hawaii) // Measurement and analysis of gases on Kilauea Volcano (Hawaii)

Après les géodésistes, l’Observatoire des Volcans d’Hawaii(HVO) explique le rôle joué par les géochimistes dans l’analyse du comportement du Kilauea.
Les gaz donnent des indications précieuses sur les processus volcaniques, même quand le volcan n’est pas en éruption. Les ratios de gaz émis, comme le dioxyde de carbone (CO2) et le dioxyde de soufre (SO2), peuvent renseigner les scientifiques sur la profondeur à laquelle se trouve le magma. La quantité de SO2 émise par le volcan reflète également la quantité de magma ou de lave en cours de dégazage.
Les géochimistes du HVO utilisent diverses méthodes pour contrôler les émissions de gaz du Mauna Loa et du Kilauea, avec des mesures directes et des techniques à distance. L’une des mesures les plus fréquentes concerne les émissions de SO2, afin de savoir combien de tonnes sont émises par jour. Pour cela, les géochimistes se rendent sous le panache de gaz avec un spectromètre ultraviolet. Le SO2 absorbe la lumière ultraviolette, donc lorsqu’il y a une plus grande quantité de SO2 dans le panache éruptif, une plus faible quantité de lumière ultraviolette atteint le spectromètre. Ces mesures sont actuellement effectuées toutes les 2 à 4 semaines. Par contre, pendant l’éruption de 2018, elles étaient effectuées au minimum tous les deux jours. Lorsque le lac de lave s’agitait au sommet de Kilauea, le HVO avait un réseau de spectromètres qui calculait les émissions de SO2 toutes les quelques secondes.
Les géochimistes s’appuient également sur le rapport entre le CO2 et le SO2. Les rapports de quantités de ces gaz donnent des informations sur la profondeur à laquelle se trouve le magma. Le CO2 n’absorbe pas la lumière ultraviolette comme le SO2 ; les scientifiques mesurent donc directement le CO2. Pour ce faire, ils utilisent des capteurs placés directement dans le panache de gaz volcanique. Par exemple, le capteur «MultiGas» pompe le gaz et détermine les concentrations de CO2, SO2, H2S et de vapeur d’eau. Le travail consiste ensuite à calculer leurs ratios et à contrôler les fluctuations qui pourraient indiquer une augmentation du magma dans le volcan.
Il existe trois types de capteurs MultiGas au HVO: 1) des stations permanentes sur le Kilauea et le Mauna Loa qui envoient des données au HVO en temps réel: 2) un MultiGas portable, de la taille d’une grande mallette qui permet de contrôler la chimie des gaz dans de nombreux endroits; 3) un MultiGas miniaturisé monté sur un drone pour mesurer le gaz dans des sites dangereux ou inaccessibles.
Il y a d’autres gaz présents en faibles quantités dans les panaches volcaniques. Eux aussi peuvent fournir des informations préciueses sur le comportement d’un volcan. Pour mesurer ces gaz mineurs tels que le chlore, le fluor et l’hélium, les géochimistes utilisent des méthodes à distance et sur le terrain.
De nombreux gaz volcaniques absorbent le rayonnement infrarouge ; en conséquence, pendant les éruptions, le HVO peut utiliser la télédétection de l’énergie infrarouge émise par la lave. Un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) détecte différentes longueurs d’onde infrarouge et mesure leur absorption par de nombreux gaz simultanément. Cela fournit de nombreux ratios de gaz qui aident à comprendre les processus de dégazage lors des éruptions.
Une autre façon de mesurer plusieurs gaz volcaniques à la fois est de les collecter dans une bouteille de l’envoyer au laboratoire pour analyse. Pour cela, les scientifiques utilisent une bouteille spéciale [NDLR : avec le vide à l’intérieur] équipée s »un tube que l’on introduit dans une fumerolle. Ce type d’échantillonnage est actuellement effectué une fois tous les trois mois au niveau des Sulphur Banks dans le Parc National des Volcans d’Hawaï pour contrôler sur le long terme l’évolution de la chimie du gaz.
Ce travail suppose l’utilisation d’un grand nombre d’instruments. C’est pour ce la que l’équipe de géochimistes travaille en étroite collaboration avec les techniciens du HVO et les informaticiens pour s’assurer que tout  cetéquipement fonctionne correctement.
Source: USGS / HVO.

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After the geodesists, the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) esplians the part played by geochemists in analysing the behaviour of Kilauea Volcano.

Volcanic gases give clues about volcanic processes, even when no lava is erupting. Ratios of escaped gases like carbon dioxide (CO2) and sulphur dioxide (SO2) can tell scientists about magma depth. The total amount of SO2 released also reflects the amount of magma or lava that is degassing.

HVO geochemists use a variety of methods to track gas emissions from Mauna Loa and Kilauea, including direct measurements and remote techniques. One of the most frequent measurements is the SO2 emission rate, in order to know how many tonnes are emitted per day. For this, geochemists drive or walk under the gas plume with an ultraviolet spectrometer. SO2 absorbs ultraviolet light, so when more SO2 is present overhead, less ultraviolet light reaches the spectrometer. These measurements are currently made once every 2-4 weeks, whereas during the 2018 eruption, they were made at least every other day. When Kīlauea’s summit lava lake was present, HVO had a network of spectrometers that calculated the SO2 emission rate every few seconds.

Another measurement geochemists rely on is the ratio of CO2 to SO2. The relative amounts of those gases give information about the depth of magma. CO2 does not absorb ultraviolet light like SO2, so scientists measure CO2 directly. To do this, they use sensors placed right in the volcanic gas. For instance, an instrument called “MultiGas” pumps in gas and determines concentrations of CO2, SO2, H2S and water vapour. The job is then to calculate their ratios and track changes that might indicate magma rising within the volcano.

There are three types of MultiGas at HVO: 1) permanent stations on Kilauea and Mauna Loa that send data to HVO in real-time: 2) a portable MultiGas, which is the size of a large briefcase and allows to check gas chemistry in many places; 3) a miniaturized MultiGas mounted on a drone to measure gas in hazardous or inaccessible sites.

There are additional gases in volcanic plumes that are not present in large amounts but still provide information about volcanic behaviour. To measure those minor gases, including chlorine, fluorine, and helium, geochemists use remote and direct methods.

Many volcanic gases absorb infrared radiation, so during eruptions HVO can use remote sensing of infrared energy emitted by lava. A Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometer detects different wavelengths of infrared and measures absorption by numerous gases simultaneously. This provides many gas ratios that help to understand degassing processes during eruptions.

Another way to measure multiple volcanic gases at once is to collect a bottle of gas and send it to the lab for chemical analysis. For this, scientists use a special glass bottle with tubing inserted into a fumarole. This kind of sampling is currently done once every three months at Sulphur Banks in Hawaii Volcanoes National Park to track long-term changes in gas chemistry.

That’s a lot of instrumentation, so the gas geochemistry team works closely with HVO technicians and IT specialists to make sure that all the equipment functions properly.

Source: USGS / HVO.

Panache de gaz au-dessus du lac de lave du Kilauea

Sulphur Banks, dans le Parc des Volcans d’Hawaii

(Photos: C. GRandpey)

 

Une éruption du Taal pourrait affecter la production d’énergie // A Taal eruption might affect energy production

Les autorités philippines craignent qu’une violente éruption du Taal perturbe le fonctionnement des centrales électriques ainsi que des installations pétrolières et gazières dans la province de Batangas. Outre la vulnérabilité des turbines des centrales électriques aux importantes retombées de cendre, la sensibilité des installations énergétiques à la sismicité intense suscite également des inquiétudes.
Si nécessaire, le Ministère de l’Énergie devra immédiatement proposer des plans d’urgence. La province de Batangas abrite sept centrales électriques d’une capacité installée de 4 305 mégawatts, soit un tiers de la capacité de production d’énergie de l’île de Luzon.
Pour le moment, le complexe énergétique fonctionne normalement et sans interruption, mais les retombées de cendre et l’accumulation de cette dernière peuvent endommager les turbines à gaz des centrales, ce qui pourrait affecter leur capacité à fournir de l’énergie.
Pilipinas Shell Petroleum Corp., qui exploite une raffinerie de pétrole de 110 000 barils par jour dans la ville de Batangas, indique que ses installations fonctionnent «normalement», mais que la compagnie reste »vigilante ».
Phoenix Petroleum Philippines Inc. exploite également un terminal pétrochimique à Calaca. Le PHIVOLCS a indiqué qu’une série de séismes volcaniques a frappé Calaca qui se trouve juste à l’extérieur de la zone de danger de 14 kilomètres autour du Taal.

Source : Manila Bulletin.

Vous verrez ci-dessous trois cartes montrant (point bleu) l’emplacement du volcan Taal aux Philippines. Vous pouvez zoomer pour observer les régions susceptibles d’être affectées par une éruption La carte originale est à cette adresse:
https://en.wikipedia.org/wiki/Taal_Volcano#/map/0

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Dernières nouvelles: Au cours des dernières heures, l’activité du volcan Taal s’est manifestée par l’émission de panaches de vapeur au niveau du cratère principal (Main Crater). Cependant, plusieurs paramètres montrent que le magma est toujours en mouvement sous le volcan. Tout d’abord, la sismicité reste très intense. Le PHIVOLCS indique que depuis le 12 janvier 2020 à 13 heures, 701 séismes d’origine volcanique ont été enregistrés. Au cours des dernières 24 heures, le réseau sismique autour du Taal a enregistré 673 séismes volcaniques, dont 12 événements basse fréquence.

Une autre preuve que le magma s’agite sous le volcan en provoquant une inflation de l’édifice réside dans les fissures mentionnées précédemment qui se sont élargies de quelques centimètres. De nouvelles fissures sont également apparues.
La prévision volcanique ne peut pas aller plus loin. Personne ne sait si et quand une éruption majeure aura lieu et, si elle a lieu, personne ne peut dire quelle sera son envergure.
En attendant, le niveau d’alerte 4 reste en vigueur sur le Taal.
Source: PHIVOLCS.

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Philippine authorities fear that a powerful eruption of Taal Volcano might disrupt the operations of vital power plants as well as oil and gas installations in Batangas. Apart from the vulnerability of power plant turbines to severe ashfall, there are also concerns about the sensitivity of fuel facilities in the province to the intense seismicity.

If needed, the Department of Energy should immediately come up with contingency plans. Batangas houses seven power plants with an aggregate installed capacity of 4,305 megawatts, or one-third of Luzon’s power generating capacity.

For the time being, the operations of the energy complex remain uninterrupted,  but the accumulating ashfall has the potential to cause damage to the plants’ gas turbines, which in turn could affect their ability to deliver power.

Pilipinas Shell Petroleum Corp., which operates a 110,000-barrel per day oil refinery in Batangas City, had described as “normal” its business operations, while it “remains alert.”

Phoenix Petroleum Philippines Inc. also runs a petrochemicals terminal in Calaca. PHIVOLCS said a series of volcanic quakes struck Calaca, which lies just outside the designated 14-kilometer danger zone around Taal.

Source: Manila Bulletin.

You will see below three maps showing (blue dot) the location of Taal Volcano in the Philippines. You can zoom in to observe the regions that may be affected by an eruption The original map is at this address:

https://en.wikipedia.org/wiki/Taal_Volcano#/map/0

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Latest news: During the past hours, activity at Taal volcano was still characterized by weak emission of steam-laden plumes from the Main Crater. However, several parameters show that magma is still moving beneath the volcano. First of all, seismicity is still very intense. PHIVOLCS indicates that since January 12th, 2020, 701 volcanic earthquakes have been recorded. In the last 24 hours, the Taal Volcano Network has recorded 673 volcanic earthquakes, including 12 low-frequency earthquakes.

Another evidence that magma is moving beneath the volcano and inflating it lies with the fissures mentioned in previous posts which have been observed to widen by a few centimetres. New cracks have also appeared.

Volcanic prediction cannot go any further. Nobody knows if or when a major eruption will take place and, if it takes place, no one can say how important it will be.

Meantime, alert level 4 remains in effect over Taal Volcano.

Source: PHIVOLCS.

Source: Google Maps

Kilauea (Hawaii) : Dans le sillage de l’éruption de 2018…// Kilauea (Hawaii): In the wake of the 2018 eruption…

Aujourd’hui, pour la première fois depuis plus de trois décennies, le Kilauea n’est pas en éruption. Au sommet du volcan, l’activité sismique est faible et la majeure partie du Parc National fonctionne normalement. La lave ne coule plus et la pollution atmosphérique causée par le volcan – le célèbre vog – est à son niveau le plus bas depuis le début des années 1980.
Cependant, comme je l’écrivais dans une note précédente, le danger n’a pas totalement disparu de certaines zones à proximité des fissures éruptives de 2018. Bien que la lave ne coule plus, de la chaleur résiduelle et de petites quantités de gaz continuent de s’échapper des fissures au fur et à mesure que la roche encore très chaude en profondeur continue de se refroidir. Lorsque de nouvelles fissures s’ouvrent suite au refroidissement du magma, l’eau de pluie s’infiltre dans les zones de chaleur résiduelle et génère des panaches de vapeur ainsi que de petites quantités de gaz. À l’heure actuelle, les zones situées immédiatement à proximité et à l’ouest de la Highway 130 sont particulièrement affectées par cette chaleur et cette vapeur résiduelles. Ces zones de température élevée peuvent migrer tandis que se poursuivent le refroidissement et le mouvement des eaux souterraines.
Dans les zones où se forme la vapeur, à proximité et en amont des fissures désormais inactives, on enregistre des niveaux légèrement élevés de sulfure d’hydrogène (H2S) et de dioxyde de carbone (CO2). Ces gaz sont le plus souvent libérés par le magma en cours de refroidissement, mais ils sont aussi produits par la décomposition de matières organiques ou, dans le cas du CO2, par la végétation qui se consume lentement.
Ainsi, une partie du H2S et du CO2 est probablement générée par les températures plus élevées qui affectent les plantes dans la Lower East Rift Zone. Il est important de noter que les concentrations actuelles de H2S sont inférieures au seuil minimum de détection des instruments qui est de 0,5 partie par million (ppm). On peut généralement percevoir l’odeur d’œuf pourri du H2S à des concentrations beaucoup plus faibles, allant de 0,0005 à 0,3 ppm.
Sur la base du seuil olfactif, le niveau de nuisance du H2S à Hawaii a été fixé à 0,025 ppm. Les symptômes négatifs de l’exposition au H2S ne surviennent que lorsque les concentrations sont bien supérieures à ce niveau. Selon les services de santé, une exposition prolongée à 2-5 ppm de H2S peut provoquer des maux de tête, une irritation des yeux, des nausées ou des problèmes respiratoires chez certaines personnes asthmatiques. C’est plusieurs fois les concentrations actuellement mesurées près des sources de H2S dans la LERZ.
Les concentrations de dioxyde de carbone dans certaines zones de panaches de vapeur dans la LERZ sont supérieures à la concentration atmosphérique de base qui est de 412 ppm. L’air dans une salle de réunion avec beaucoup de monde peut souvent dépasser 1 000 ppm de CO2. En revanche, les concentrations maximales de CO2 mesurées dans la LERZ sont bien inférieures à ce niveau. Les services de santé ont établi une limite d’exposition au CO2 de 5 000 ppm en moyenne pour une journée de travail de 8 heures.
En se basant sur l’historique d’éruptions précédentes, les températures élevées et les panaches de vapeur devraient persister dans la LERZ pendant de nombreuses années. L’éruption de 1955 dans cette zone continue à générer des phénomènes externes depuis plus de 60 ans. Certaines sources de vapeur sont utilisées comme saunas naturels. Au début des années 1990, une température de 51°C avait été enregistrée dans une ancienne bouche éruptive de 1955, mais aucun gaz volcanique chargé de soufre tel que le H2S n’avait été détecté.
Les éruptions dans la LERZ en 1955 et 2018 montrent certains points communs, mais il est impossible de déterminer exactement où et pendant combien de temps la chaleur persistera et les émissions de vapeur se poursuivront. Quoi qu’il en soit, l’activité de surface liée à l’intrusion magmatique de 2018 va commencer son long et lent déclin.
Source: USGS / HVO.

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Today, for the first time in over three decades, Kilauea is not erupting. At the summit of the volcano, earthquake activity is low, and most of the National Park is open for business. No lava is flowing anywhere on Kilauea, and volcanic air pollution on the island is the lowest it has been since the early 1980s.

However, as I put it in a previous post, there are lingering dangers in some areas near the 2018 eruptive fissures. Although lava is no longer erupting, residual heat and small amounts of gas continue to escape from ground cracks and vents as subsurface molten rock continues to cool. As small new cracks open in response to magma cooling, groundwater infiltrates areas of remaining heat, releasing steam and small amounts of gases. Currently, areas adjacent to and west of Highway 130 are particularly impacted by this residual heat and steam. These areas of elevated temperature may migrate, as cooling and groundwater movement continue.

In steaming areas near and uprift of the now inactive fissures, slightly elevated levels of hydrogen sulfide (H2S) and carbon dioxide (CO2) gases have been detected. While these gases may be released from cooling magma, they are also generated by decaying organic matter, or, in the case of CO2, from burning or smoldering vegetation.

Thus, some portion of the H2S and CO2 is likely generated from the increased temperatures affecting plants in the area. Importantly, current H2S concentrations are below the minimum detection level of volcanic gas monitoring instruments, which is 0.5 parts per million (ppm). People can usually smell the rotten egg odour of H2S at much lower concentrations, ranging from 0.0005 to 0.3 ppm.

Based on the odour threshold, Hawaii has set a nuisance level for H2S at 0.025 ppm. However, negative symptoms of H2S exposure do not occur until concentrations are well above this level. According to the health services, prolonged exposure to 2-5 ppm H2S may cause headaches, eye irritation, nausea or breathing problems in some asthmatics. This is many times the concentrations currently measured near the LERZ thermal features.

Carbon dioxide concentrations in some LERZ steaming areas are elevated above the background atmospheric concentration of 412 ppm. While the air in a crowded meeting room can frequently exceed 1,000 ppm CO2, maximum concentrations measured in the LERZ are well below this level. Health services have established an exposure limit for CO2 of 5,000 ppm averaged over an 8-hour work day.

Based on the history of previous eruptions, elevated temperatures and steam are likely to persist in the area for many years. The 1955 LERZ eruption produced thermal features that have been active for over 60 years, some of which are used as natural saunas. Even in the early 1990s, a temperature of 51°C was measured in a 1955 vent, but no volcanic sulfur gases such as H2S were detected.

The 1955 and 2018 LERZ eruptions share some similarities, but exactly where and how long heating and steaming will continue for any area is impossible to determine. Eventually, however, lingering surface activity related to the 2018 intrusion will begin its long, slow decline.

Source : USGS / HVO.

Les bouches de vapeur [steam vents] font partie des attractions touristiques du Kilauea (Photos: C. Grandpey)