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Le CO2 du Kilauea (Hawaii) // Kilauea’s CO2 (Hawaii)

Avec la fin de l’éruption du Kilauea, les habitants de Big Island peuvent respirer plus facilement, sans être importunés par le vog, ce brouillard volcanique provoqué par les émissions de dioxyde de soufre (SO2).
Malgré tout, en raison de l’activité volcanique récente, on perçoit encore parfois des odeurs de soufre sur l’île, mais c’est le gaz carbonique, ou dioxyde de carbone (CO2) qui intéresse à présent les géochimistes du HVO.
Le CO2 est émis en abondance au cours d’une éruption, en même temps que les gaz sulfureux, la vapeur d’eau et des quantités infimes d’autres gaz tels que le chlorure d’hydrogène, le fluorure d’hydrogène et l’hélium. Ce qui est intéressant avec le CO2, c’est qu’il peut donner des indications précieuses sur la profondeur à laquelle se trouve le magma.
Pour expliquer comment se comporte le CO2, les géologues font souvent une comparaison avec une bouteille de boisson gazeuse dans laquelle un seul gaz (le CO2) est dissous. Ce CO2 reste dissous tant que la bouteille est fermée car elle crée suffisamment de pression pour maintenir le gaz dans le liquide. Dès que la bouteille est ouverte, la pression diminue et le CO2 crée des bulles qui s’échappent dans l’atmosphère.
Contrairement à l’eau gazeuse, le magma contient de nombreux gaz différents les uns des autres et qui ne se comportent pas tous de la même manière. Avec la boisson gazeuse, une diminution de la pression suffit à libérer tout le gaz, mais avec le magma, des degrés de diminution de pression différents entraînent la libération de gaz différents.
Dans la mesure où la pression exercée sur le magma est créée par le poids de la terre qui se trouve au-dessus, plus le magma est profond, plus il est soumis à une pression élevée. À mesure que le magma s’élève à des profondeurs moindres, il est soumis à une moindre pression et différents gaz peuvent alors s’échapper en cours de route.
Lorsque le magma est peu profond ou atteint la surface, la pression exercée est assez faible de sorte que le SO2 peut facilement s’échapper, ce qui explique la formation du vog mentionné précédemment. Lorsque le magma est plus profond, comme c’est le cas actuellement sur le Kilauea, la pression est suffisante pour maintenir le SO2 dissous. Cependant, comme le CO2 est moins soluble que le SO2 dans le magma, il peut s’échapper même lorsque le magma est profond et que la pression est élevée. C’est pourquoi, même sans coulées de lave à la surface, le Kilauea émet actuellement du CO2. Il est important de noter que ces quantités sont très faibles à côté des émissions anthropiques. C’est ce CO2 qui, associé aux faibles quantités de gaz sulfureux encore émises, peut fournir des indications sur la profondeur du magma sous le Kilauea.
Comme le CO2 peut s’échapper même lorsque le magma est profond alors que le SO2 reste dissous jusqu’à ce qu’il s’approche de la surface, le magma plus profond produit un rapport CO2 / SO2 plus élevé.. C’est ce rapport CO2 / SO2 que les géochimistes utilisent généralement comme indication de la profondeur du magma.
Le magma profond peut commencer avec un rapport CO2 / SO2 élevé, mais ce rapport va diminuer eu fur et à mesure que le magma va se déplacer vers la surface et que de plus en plus de SO2 commencera à s’échapper. En conséquence, si les scientifiques sont capables de mesurer le rapport CO2 / SO2 du Kilauea au fil du temps, toute variation dans ce rapport peut leur indiquer si le magma est en train de remonter dans le système d’alimentation du volcan.
La mesure précise du rapport CO2 / SO2 dans le panache de gaz volcanique n’est pas chose aisée à cause de la quantité importante et variable de CO2 qui existe déjà dans l’atmosphère. Sur le Kilauea, la situation est encore plus complexe à cause des événements d’effondrement qui ont remodelé la caldeira sommitale et endommagé les routes et autres moyens d’accès aux zones de dégazage.
Tant que durera la phase d’inactivité du Kilauea, les géochimistes du HVO exploreront de nouvelles techniques de mesure du rapport CO2 / SO2, notamment grâce à l’installation de capteurs multi-gaz au sommet du volcan et à l’utilisation de capteurs de gaz montés sur des drones. Le but de cette collecte de données est de mieux comprendre les changements susceptibles d’indiquer une reprise d’activité du volcan.
Source: USGS / HVO.

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With the end of the Kilauea eruption, Big Island residents can breathe more freely and are no loger disturbed by the vog, or volcanic smog, produced by voluminous sulphur dioxide (SO2) emissions.

Because of the recent volcanic activity, sulphur smells are still sometimes detected around the island, but carbon dioxide (CO2) is the other gas that is interesting HVO geochemists these days.

CO2 is a significant volcanic emission, along with sulphur gases, water vapour, and trace amounts of other gases, such as hydrogen chloride, hydrogen fluoride, and helium. What is interesting about CO2 is that it can give clues about the depth of magma.

To explain the behaviour of CO2, geologits often make a comparison with a bottle of soda, which has only one gas (CO2) dissolved in it. This CO2 stays dissolved as long as the bottle is sealed, because the bottle creates enough pressure to keep the CO2 in the liquid. As soon as the bottle is opened, pressure on the liquid decreases and the CO2 creates bubbles that escape to the atmosphere.

Unlike soda, magma has many different gases dissolved in it, and they do not all behave the same way. With soda, one pressure decrease is enough to release all the gas from it, but with magma, different degrees of pressure decrease result in the release of different gases.

Since pressure on magma is created by the weight of the earth above it, the deeper magma is, the higher the pressure it feels. As magma rises to shallower depths, it feels lesser amounts of pressure and different gases are able to escape along the way.

When magma is shallow or actually reaches the surface, the pressure on it is quite low, so SO2 can easily escape, leading to the above menyioned vog. When magma is deeper, as is the case now, there is enough pressure to keep the SO2 dissolved. However, CO2 is less soluble than SO2 in magma and can escape even when magma is deep and the pressure is high. This is why, even with no lava erupting at the surface, Kilauea is currently producing CO2. It is important to note that these amounts are very small compared to anthropogenic CO2 emissions. It is this CO2, in conjunction with the small amounts of sulphur gases still being emitted, that can provide clues to how deep Kilauea’s magma is.

Because CO2 can escape even when magma is deep but SO2 mostly stays dissolved until the magma is shallow, deeper magma produces a high ratio of CO2 to SO2. Geochemists typically use this CO2/SO2 ratio as an indication of magma depth.

Deep magma may begin with a high CO2/SO2 ratio, but that ratio will drop as magma moves to shallower depths and more SO2 begins to escape. Therefore, if scientists can measure Kilauea’s CO2/SO2 ratio over time, any changes in it can tell them whether magma is once again rising through the system.

The difficulty lies with the measurement of the CO2/SO2 ratio. Accurately measuring the CO2/SO2 ratio in volcanic gas is tricky because of the large and variable amount of CO2 that already exists in the atmosphere. At Kilauea, the situation is further complicated by collapse events that rearranged the summit caldera and damaged roads and other means of access to degassing areas.

As the current phase of inactivity at Kilauea continues, gas geochemistry scientists at HVO will explore new techniques for measuring the CO2/SO2 ratio, including the installation of multi-gas sensors at the volcano’s summit and the use of gas sensors mounted on unmanned aerial systems (UAS). The goal in collecting such gas data is to document changes that could eventually indicate an increased likelihood of renewed activity at Kilauea.

Source: USGS / HVO.

Pendant de longs mois, le vog a perturbé la vie des Hawaiiens.

Différents gaz sont émis pendant l’éruption du Kilauea…

(Photos: C. Grandpey)

Les détecteurs multi-gaz font partie des instruments utilisés sur les volcans.

Navires pollueurs (suite)

On peut lire aujourd’hui sur le site web de la radio France Info un article qui attire l’attention sur la pollution générée par les navires, commerciaux et de croisière, à quai dans le port de Toulon (Var). Pour la plupart, il s’agit de ferries qui relient le continent à la Corse, à Majorque ou à la Sardaigne. Ils accostent souvent tôt le matin et repartent tard le soir en laissant tourner leurs moteurs entre deux rotations pour assurer l’électricité à bord. Cette situation génère une importante pollution et les habitants décrivent un air rendu parfois « irrespirable » à cause de la fumée dégagée par les navires. Ces derniers sont de gros consommateurs de carburant. Pour un navire de croisière moyen, la consommation de carburant est d’environ 700 litres par heure lorsqu’il est à quai. De ce fait, les bateaux engendrent une augmentation de la quantité de dioxyde d’azote et d’oxyde de soufre dans l’air. Lorsque les bateaux sont à quai, la pollution au dioxyde d’azote grimpe de 29 à 43 parties par milliard (ppb), soit d’environ 58 à 86 microgrammes par mètre cube, des chiffres au-dessus de la norme annuelle pour la protection de la santé humaine, fixée à 40 microgrammes par mètre cube. Les cheminées de navires émettent par ailleurs des particules qui expliquent l’empoussièrement dont font état les riverains. Selon l’association France nature Environnement, chaque année en Europe, les émissions du transport maritime causent près de 60 000 morts et coûtent 58 milliards d’euros aux services de santé.

La solution à ce type de pollution est bien connue et déjà testée à Marseille : l’électrification des quais. Branchés à l’électricité de la ville, les navires peuvent ainsi couper les moteurs une fois à quai et supprimer la quasi-totalité des émissions polluantes. Le port de Toulon, en plein cœur de la ville et très proche des habitations, n’est pas encore équipé pour des raisons financières et techniques. D’autres solutions sont toutefois à l’étude pour tenter d’enrayer cette pollution, comme l’électrification des quais avec une électricité renouvelable.

J’ai abordé le problème des navires pollueurs dans une note publiée dans ce blog le 8 juillet 2017. J’y abordais les problèmes engendrés par le nouveau trafic maritime suite à l’ouverture des passages du nord-est et du nord-ouest. La fonte de la glace à cause du réchauffement climatique est en passe d’ouvrir de nouvelles voies de navigation dans cette partie du monde, avec tous les risques de pollution que cela ne manquera pas de générer. L’article se trouve à cette adresse :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2017/07/08/navires-pollueurs-une-menace-pour-larctique-et-la-sante-polluting-ships-a-threat-to-the-arctic-and-human-health/

En rouge, le nouveau Passage du Nord-Est

Navire de croisière dans le port de Juneau (Alaska) [Photo: C. Grandpey]

Les COP, 21, 22, 23, 24, etc. : une vaste fumisterie !

La COP 24 vient de se tenir à Katowice (Pologne) dans la plus grande discrétion. Elle a été largement éclipsée par les événements (gilets jaunes, attentat à Strasbourg) en France. Tout compte fait, elle ne méritait peut-être pas qu’on s’attarde sur l’événement. Comme pour les Conferences of the Parties précédentes, la COP 24 s’est terminée avec quelques déclarations de principe, histoire de se donner bonne conscience, mais il n’y a pas eu de décisions significatives susceptibles de modifier l’orientation environnementale des gouvernements. Pour la première fois depuis la COP21, la France a assuré le service minimum : le Président français n’est pas venu et le Premier Ministre a annulé sa venue à cause des mouvements des gilets jaunes. Après le 12 décembre, il n’y a plus eu de ministre français en Pologne, même pas celui de l’écologie. C’est tout dire!

La COP 24 se tenait au cœur du bassin houiller de Silésie dont le charbon alimente les centrales électriques du pays. Un comble pour une COP dont le but est de faire chuter les émissions de CO2 dans l’atmosphère ! Ce bassin houiller fait vivre des dizaines de milliers de personnes. Si on arrêtait la production de charbon elles se retrouveraient au chômage. Il n’est donc guère surprenant que la Pologne ait fait partie des états qui ont bloqué les négociations.

Les organisateurs de cette COP ont fait preuve d’une belle hypocrisie et, avec de tels choix, ce n’est pas demain que la température globale de la planète se stabilisera à une hausse de 2°C. On sait d’ores et déjà qu’elle avoisinera au minimum 3 degrés, mais probablement plus, à la fin du 21ème siècle. Autre preuve de l’hypocrisie de nos dirigeants : Quelques jours après la COP 21 de Paris qui était censée faire changer les mentalités, le président de l’Inde a annoncé que son pays allait augmenter sa production de charbon. Cherchez l’erreur !

Donald Trump s’est retiré de l’accord de Paris pour permettre aux mines de charbon américaines de produire davantage et donner ainsi du travail à la population des régions concernées. On peut se demander si le président américain n’a pas dit tout haut ce que d’autres souhaitent tout bas. Des pays comme les Etats-Unis ou la Russie ont tout intérêt à voir les températures grimper car cela fait fondre la glace des régions polaires. En disparaissant au nord des Etats-Unis et de la Russie, la glace de mer ouvre les célèbres passages du nord-est et du nord-ouest, ce qui permettra aux navires de ces deux pays, mais aussi à ceux en provenance du Japon et de Chine, d’économiser un temps considérable. On connaît les risques de pollution qu’engendrera cette nouvelle voie maritime, mais cela passe après les intérêts économiques.

En fondant, cette même glace découvrira des gisements de gaz et de pétrole intéressants dans l’Arctique et les protections environnementales ne pèseront pas lourd. De plus, la disparition de la calotte polaire permettra l’accès à des gisements de minéraux jusqu’alors inexploitables. Pourquoi croyez-vous que les Chinois investissent en Islande ? Sûrement pas pour la beauté des paysages. Le pays servira de base idéale pour aller prospecter plus au nord.

Et la France dans tout ça ? Quoi qu’on puisse en dire, notre pays ne fait pas partie des très gros pollueurs. Dans les années à venir le principal souci résidera dans la gestion des déchets radioactifs en provenance des centrales nucléaires qui fermeront leurs portes. On accuse souvent les véhicules routiers de trop polluer, mais les contrôles techniques en France sont beaucoup plus rigoureux qu’aux Etats-Unis où ils varient d’un Etat à un autre.

Un nouveau mode de déplacement est en train de naître avec les véhicules électriques qui ne sont pas aussi propres qu’on veut bien le dire. Les batteries incorporent du lithium dont l’extraction pose de graves problèmes environnementaux, en particulier en Amérique du sud. Et puis, pour recharger les batteries, il faut de l’électricité dont la production est loin d’être parfaitement propre.

La réduction des émissions de gaz à effet de serre dans le monde n’est pas l’affaire d’un seul pays. L’approche doit être globale et ce devrait être le rôle des COP (au demeurant fort coûteuses) d’assurer cette globalité, mais nous sommes très loin de comportements responsables.

Au train où vont les choses, le mercure va continuer à grimper dans le thermomètre ; la banquise et les glaciers vont continuer à fondre, avec des dommages collatéraux comme la hausse du niveau des océans et des problèmes d’alimentation en eau dans certains pays, ce qui ne manquera pas de causer des conflits. Une guerre de l’eau se déclenchera inévitablement, avec son lot de violence et de migrations de populations. S’il y a la guerre, il faudra des armes, mais les Etats-Unis, la Russie, la Chine et la France seront là pour les fournir….

Les COP passent, la banquise et les glaciers fondent… Tout va bien! (Photo: C. Grandpey)

Incendies et changement climatique en Californie // Wildfires and climate change in California

En Californie, en 2018, 5 090 incendies ont brûlé une superficie estimée à 2 978 kilomètres carrés. Ces chiffres ont été communiqués le 9 août 2018 par le Service des Eaux et Forêts et de la Protection contre les Incendies. Le Mendocino Complex Fire qui a brûlé plus de 1,200 km2 est devenu le plus grand feu de forêt de l’histoire de l’État.

Au-delà des dégâts et des tragédie personnelles qu’ont provoqués ces incendies, une autre catastrophe se profile à l’horizon: la libération brutale du dioxyde de carbone, l’une des principales causes du réchauffement climatique.
Alors que des millions de kilomètres carrés brûlent sur des périodes plus longues et avec plus d’intensité, les efforts considérables déployés par la Californie pour protéger l’environnement peuvent être partiellement réduits à néant par un seul incendie de forêt. Les lois environnementales en Californie sont strictes, mais elles ont des limites car elles s’appliquent uniquement aux émissions de gaz anthropiques. La pollution par le carbone et autres gaz générés par les incendies de forêt n’est pas prise en compte.
Les incendies de forêts causent des dégâts immédiats ; ils rejettent du dioxyde de carbone et d’autres gaz qui réchauffent la planète. Le problème, c’est qu’ils continuent d’infliger des dégâts longtemps après que les incendies ont été éteints. Entre 2001 et 2010, ils ont généré environ 120 millions de tonnes de carbone.
Comme c’est souvent le cas dans les catastrophes environnementales, une chose en entraîne une autre, créant une double punition. En brûlant, les arbres dégagent du carbone noir, mais une fois que la forêt a été détruite, sa capacité à absorber et à stocker le carbone de l’atmosphère a disparu. .
Les scientifiques estiment que dans les zones gravement brûlées, seule une petite fraction (estimée à 15%) des émissions d’un arbre brûlé est libérée pendant l’incendie. La majeure partie des gaz à effet de serre est libérée ultérieurement, pendant les mois et les années pendant lesquelles la plante meurt et se décompose. De plus, si une forêt incendiée est remplacée par du maquis ou des broussailles, cette végétation perd plus de 90% de sa capacité à absorber et à stocker le carbone.
Les incendies à grande échelle peuvent provoquer de graves dégâts en peu de temps. Le Service des Eaux et Forêts estime que le Rim Fire de 2013 dans le centre de la Californie a produit l’équivalent des émissions de dioxyde de carbone de 3 millions de voitures. Cela va à l’encontre des efforts de l’État pour réduire le nombre de voitures sur les routes.
Le rôle des incendies de forêt comme source majeure de pollution a été identifié il y a dix ans, lorsqu’une étude menée par le Centre National de Recherche Atmosphérique (NCAR) a conclu qu ‘« une saison ponctuée de violents incendies peut, en un ou deux mois, libérer autant de carbone que l’ensemble du secteur des transports ou de l’énergie d’un seul État. » La situation a été aggravée par une épidémie qui a entraîné la mort des arbres ; elle a été provoquée par la sécheresse, les maladies et les insectes. On estime à 129 millions le nombre d’arbres morts en Californie. Cette perte à elle seule pourrait porter un coup à la volonté de l’État d’avoir un avenir dépourvu de carbone.
Source: Médias d’information californiens.

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In California in 2018, a total of 5,090 fires burned an area estimated at 2,978 square kilometres, according to the California Department of Forestry and Fire Protection The active Mendocino Complex Fire has burned more than 1,200 km2, becoming the largest wildfire in the state’s history.

Beyond the devastation and personal tragedy of the fires, another disaster looms: the sudden release of the carbon dioxide that drives climate change.

As millions of square kilometres burn in a cycle of longer and more intense fire seasons, the extensive efforts of the State to protect the environment can be partly undone in one firestorm. California’s environmental regulations are known to be stringent, but they have limits: They apply only to human-caused emissions. Carbon and other pollution generated by wildfires is outside the grasp of state law.

The greenhouse gases released when forests burn not only do immediate harm, discharging carbon dioxide and other planet-warming gases, but also continue to inflict damage long after the fires are put out. The air board estimates that between 2001 and 2010, wildfires generated approximately 120 million tons of carbon.

As is so often the case in environmental catastrophes, one thing leads to another, creating a double whammy: Burning trees not only release black carbon, but once a forest is gone, its prodigious ability to absorb carbon from the atmosphere and store it is lost, too.

Scientists estimate that in severely burned areas, only a fraction of a scorched tree’s emissions are released during the fire, perhaps as little as 15 percent. The bulk of greenhouse gases are released over months and years as the plant dies and decomposes.

And if a burned-out forest is replaced by chaparral or brush, that landscape loses more than 90 percent of its capacity to take in and retain carbon.

Severe fires have the capacity to inflict profound damage in a short span. The U.S. Forest Service estimates that the 2013 Rim Fire in central California spewed out the equivalent of the carbon dioxide emissions from 3 million cars. That is a setback to the state’s effort to get cars off the road.

The role of wildfire as a major source of pollution was identified a decade ago, when a study conducted by the National Center for Atmospheric Research concluded that “a severe fire season lasting only one or two months can release as much carbon as the annual emissions from the entire transportation or energy sector of an individual state.” The situation has been made worse by the state’s epidemic of tree death, caused by drought, disease and insect infestation. The number of dead trees across California is estimated to 129 million. That loss alone could be a blow to the state’s vision of a low-carbon future.

Source : Californias news media.

Carte des incendies en Californie le 9 août 2018 (Source : Cal Fire)