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Vers une perturbation de la circulation thermohaline ? // Toward a disruption of the AMOC ?

Bien que complexe, la circulation thermohaline, autrement dit le mécanisme qui gère les courants marins, est essentielle à la vie sur notre planète. Ce sont en grande partie les courants marins qui, par leur influence, gèrent le climat des zones où nous vivons. Il ne faudrait pas oublier que les océans couvrent 71 % de la surface du globe. Il s‘ensuit qu’une modification de la circulation océanique aura forcément des conséquences sur toute la planète et particulièrement dans l’Atlantique Nord, là où les courants marins prennent naissance.

Ainsi, le Gulf Stream prend naissance dans le Golfe du Mexique pour ensuite se diriger vers l’Angleterre. On lui attribue les hivers peu rigoureux en Europe, contrairement à ceux que subit l’Amérique du Nord. Peu de gens savent que l’arrivée du Gulf Stream près des côtes occidentales de l’Europe constitue le point de départ des grands courants qui sillonnent la planète. Lorsque le Gulf Stream passe entre la Scandinavie et le Groenland, il côtoie les eaux froides de l’Arctique et se refroidit considérablement, au point que la mer se recouvre de glace.

L’eau sous forme de glace n’a pas la capacité de contenir du sel. En passant au stade de glace, cette eau rejette le sel qu’elle contenait. On se retrouve donc en présence d’une eau froide qui contient plus de sel que les eaux avoisinantes. Comme c’est le cas dans l’atmosphère où l’air chaud monte et l’air froid descend, dans l’océan l’eau chaude reste à la surface et l’eau froide coule vers le fond. De plus, cette eau contient beaucoup plus de sel et est donc plus dense. La conséquence est que son mouvement vers le fond est accéléré.

Cette eau froide et très salée longe la dorsale atlantique jusqu’au sud des Amériques avant de glisser vers l’Océan Pacifique, où elle se réchauffera et remonte donc plus près de la surface avant de continuer sa course vers son point de départ. On se rend compte que cette circulation thermohaline est due aux différences de températures et de salinité des eaux du globe.

Les océanographes ont remarqué depuis quelques années que la circulation thermohaline s’est modifiée dans l’Arctique. Cela a commencé avec les premières observations du ralentissement du courant-jet polaire dans les années 1990. La chose inquiétante, c’est que ce ralentissement est devenu la norme depuis 2005 et qu’il est directement lié au réchauffement de l’Arctique. Ce réchauffement est responsable de la disparition de la vieille glace au profit d’une glace plus jeune et moins épaisse.

La disparition de la glace de mer en Arctique est une catastrophe par son effet sur l’albédo. En effet, les rayons du soleil ne sont plus réfléchis vers l’espace, et ils sont au contraire absorbés par l’océan. Les scientifiques ont mesuré une température de l’eau atteignant par endroits 11°C en été, ce qui est tout à fait anormal et correspond aux observations climatiques qui montrent que l’Arctique se réchauffe deux fois plus vite que le reste de la planète. De ce fait, les secteurs les moins profonds, comme le bord des côtes vont perdre leur pergélisol et libérer de grandes quantités de méthane. Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, le méthane (CH4) est un gaz à effet de serre 28 fois plus puissant que le CO2, même si sa durée de vie est plus brève. Néanmoins, le méthane peut faire grimper la température globale de 0,6°C.

Comme les eaux de l’Arctique se réchauffent, le point de départ de la circulation thermohaline s’est également réchauffé. On a longtemps cru que si l’Arctique fondait, l’apport d’eau froide et non salée dans l’Atlantique Nord ralentirait le Gulf Stream avec des hivers beaucoup plus rigoureux en Europe. La vérité, c’est que le réchauffement de la planète est arrivé à un tel point que toutes les régions vont se réchauffer. Les côtes occidentales de l’Europe, qui bénéficient de l’influence du Gulf Stream, vont se réchauffer moins vite à cause de l’apport d’eau froide dans l’Atlantique Nord, mais elles vont se réchauffer quand même.

Dans la mesure où le Gulf Stream évacue naturellement la chaleur accumulée aux tropiques vers le pôle et que ce courant sera ralenti par la fonte de l’Arctique, la chaleur va s’accumuler plus vite dans l’Atlantique au niveau des tropiques, ce qui risque fort de favoriser le développement d’ouragans majeurs. Si l’on associe un courant chaud qui amorce plus difficilement la circulation thermohaline d’une part, et la plus grande facilité à accumuler de la chaleur dans la zone de formation des cyclones tropicaux atlantiques d’autre part, on arrive à une situation qui met en danger des centaines de millions de personnes.

Source : Météo Media.

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Although complex, the thermohaline circulation – or AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation) – is the mechanism that manages ocean currents, and that is essential to life on our planet. It is largely the ocean currents that, through their influence, manage the climate of the regions where we live. It should not be forgotten that the oceans cover 71% of the Earth’s surface. It follows that a change in ocean circulation will inevitably have consequences on the whole planet and particularly in the North Atlantic, where sea currents originate.
Thus, the Gulf Stream originates in the Gulf of Mexico and then moves towards England. It is rhe cause of mild winters in Europe, unlike those in North America. Few people know that the arrival of the Gulf Stream near the western coasts of Europe is the starting point for the great currents that crisscross the planet. When the Gulf Stream passes between Scandinavia and Greenland, it coasts with the cold Arctic waters and cools considerably, to the point that the sea becomes covered with ice.
Water in the form of ice does not have the capacity to contain salt. Passing the ice stage, this water rejects the salt it contained. We therefore find ourselves in the presence of cold water which contains more salt than the surrounding waters. As is the case in the atmosphere where warm air rises and cold air sinks, in the ocean warm water stays on the surface and cold water sinks to the bottom. In addition, this water contains much more salt and is therefore more dense. The consequence is that its movement towards the bottom is accelerated.
This cold and very salty water runs along the Atlantic ridge to the southern Americas before sliding towards the Pacific Ocean, where it will warm up and therefore rise closer to the surface before continuing its course towards its starting point. We realize that this thermohaline circulation is due to the differences in temperature and salinity of the world’s waters.
Oceanographers have noticed in recent years that thermohaline circulation has changed in the Arctic. It started with the first observations of the polar jet slowdown in the 1990s. The worrying thing is that this slowdown has become the norm since 2005 and is directly linked to the warming of the Arctic. This warming is responsible for the disappearance of old ice in favour of younger, thinner ice.
The disappearance of sea ice in the Arctic is a disaster because of its effect on the albedo. Indeed, the sun’s rays are no longer reflected back to space, and are instead absorbed by the ocean. Scientists have measured a water temperature in places as high as 11°C in summer, which is completely anomalous and corresponds to climatic observations which show that the Arctic is warming twice as fast as the rest of the planet. As a result, the shallower areas, such as the coastline, will lose their permafrost and release large amounts of methane. As I have written several times, methane (CH4) is a greenhouse gas 28 times more powerful than CO2, even if its lifespan is shorter. However, methane can cause the global temperature to rise 0.6°C.
As the Arctic waters warm, the starting point of the thermohaline circulation has also warmed. It has long been believed that if the Arctic melted, the flow of cold, unsalted water to the North Atlantic would slow the Gulf Stream with much harsher winters in Europe. The truth is, global warming has come to such an extent that all regions are going to get warmer. The western coasts of Europe, which benefit from the influence of the Gulf Stream, will warm up less quickly due to the cold water coming into the North Atlantic, but they will warm anyway.
Insofar as the Gulf Stream naturally evacuates the heat accumulated in the tropics towards the pole and that this current will be slowed down by the melting of the Arctic, the heat will accumulate more quickly in the Atlantic at the level of the tropics, with a strong risk of favouring the development of major hurricanes. If we associate a hot current which is more difficult to initiate the thermohaline circulation on the one hand, and the greater facility to accumulate heat in the zone of formation of Atlantic tropical cyclones on the other hand, we arrive at a situation which puts hundreds of millions of people at risk.
Source: Météo Media.

Schéma montrant la circulation thermohaline [Source :Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC)]

Manchots et réchauffement climatique // Antarctica’s penguins and global warming

En mars 2018, faisant référence à une étude publiée dans la revue Nature Climate Change, j’écrivais que le réchauffement de la planète et la surpêche pourraient provoquer en Antarctique la quasi extinction des populations de manchots royaux d’ici la fin du siècle. L’étude expliquait que 70% des manchots royaux – soit 1,1 million de couples – pourraient disparaître ou être contraints de trouver de nouveaux sites de reproduction.

Un an plus tard, en avril 2019, on apprenait que la deuxième plus grande colonie de manchots empereurs avait presque disparu. La colonie de Halley, dans la mer de Weddell, était jusqu’à récemment la deuxième plus importante colonie de manchots empereurs au monde, avec jusqu’à 25 000 couples. Une étude publiée le 25 avril 2019 révélait que la quasi-totalité des poussins nés dans cette colonie étaient morts en raison de la fonte de leur habitat ces trois dernières années.

A côté de ces tristes nouvelles, d’autres font naître un certain optimisme. Un article mis en ligne sur le site Futura Sciences nous apprend que le réchauffement climatique pourrait avoir des retombées positives. Des chercheurs expliquent dans la revue Science Advances qu’en accélérant d’année en année la fonte des glaces en Antarctique, le réchauffement de la planète facilite la vie des manchots Adélie (Pygoscelis adeliae)  .

Les scientifiques ont marqué électroniquement 175 individus durant quatre saisons. Au moment de la disparition de la glace, les manchots se sont déplacés en nageant plutôt qu’en marchant, ce qui est moins énergivore pour eux et leur permet de raccourcir leurs durées de voyage. Il s’ensuit une chaîne de causes à effet : cette nouvelle situation leur permet aussi d’agrandir la zone dans laquelle ils s’alimentent et donc d’ingurgiter davantage de krill. Les adultes mieux nourris ont un plus grand succès de reproduction, et les oisillons ont une meilleure croissance…

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In March 2018, referring to a study published in the journal Nature Climate Change, I wrote that global warming and overfishing could push the region’s king penguin populations to the brink of extinction by the end of the century. The study explained that 70% of king penguins – or 1.1 million pairs – could disappear or be forced to find new breeding sites.

A year later, in April 2019, we learned that the second largest emperor penguin colony had almost disappeared. Halley’s colony in the Weddell Sea was, until recently, the second largest emperor penguin colony in the world, with up to 25,000 pairs. A study published on April 25th, 2019 revealed that almost all of the chicks born in this colony had died due to the melting of their habitat in the last three years.

Besides this sad news, others arouse a certain optimism. An article posted on the Futura Sciences website tells us that global warming could have positive repercussions. Researchers explain in the journal Science Advances that by accelerating from year to year the melting of the ice in Antarctica, global warming is making the life of Adelie penguins (Pygoscelis adeliae) easier.
Scientists electronically tagged 175 individuals over four seasons. When the ice disappeared, the penguins moved by swimming rather than walking, which is less energy-consuming for them and allows them to shorten their journey times. There is a chain of cause and effect: this new situation also allows them to enlarge the area in which they eat and therefore to ingest more krill. Better-nourished adults have greater reproductive success, and chicks have better growth …

Manchots d’Adélie (Crédit photo : Wikipedia)

La fonte inquiétante du Groenland et de l’Antarctique (suite) // The disturbing melting of Greenland and Antarctica

Les dernières données en provenance de la NASA nous apprennent que l’Antarctique et le Groenland ont perdu plus de 5 000 gigatonnes de glace au cours des 16 dernières années. Ce serait plus que suffisant pour remplir le lac Michigan. (Une gigatonne équivaut à un milliard de tonnes).
Selon un article publié dans la revue Science, ces deux régions du globe ont toutes deux été responsables de 1,40 cm (0,55 pouces) d’élévation du niveau de la mer entre 2003 et 2019, soit environ un tiers de l’élévation totale du niveau de la mer au cours de cette période.
Les données ont été fournies par l’Ice, Cloud and Land Elevation Satellite 2 (ICESat-2) de la NASA. Lancé en 2018, il s’agit de l’instrument laser d’observation de la Terre le plus performant que la NASA ait jamais envoyé dans l’espace. Il vient en complément des données de son prédécesseur, ICESat, qui a collecté des données de 2003 à 2009.
Les glaciologues disposent désormais d’observations sur 16 ans avec l’ICESat et l’ICESat-2 et ils sont en mesure de confirmer que les changements observés dans la glace sont à mettre en relation avec le changement climatique sur le long terme.
Chaque année, la calotte glaciaire du Groenland a perdu en moyenne 200 gigatonnes de glace et celle de l’Antarctique en moyenne 118. En utilisant les informations des deux missions satellitaires, les chercheurs ont pu mesurer non seulement la quantité de glace fondue, mais aussi l’une des principales causes. Les plates-formes glaciaires autour de l’Antarctique jouent le rôle de barrières et ralentissent la vitesse de perte de glace, même si elles ne contribuent pas à l’élévation du niveau de la mer car elles flottent déjà à la surface de l’océan. Cependant, à mesure que ces barrières fondent avec le réchauffement des océans, la vitesse de perte de glace située en amont augmente. On a comparé le rôle joué par ces barrières avec les arc-boutants qui soutiennent les murs d’une cathédrale. Les plateformes glaciaires retiennent les glaciers en amont. Si elles disparaissaient ou si elles s’amincissaient, cette force de soutien serait amoindrie de sorte que la glace en amont pourrait s’écouler plus rapidement. C’est cette glace qui fera s’élever le niveau des océans.
Alors qu’une grande partie de la perte de glace en Antarctique provient des plates-formes glaciaires, avec la production d’icebergs et la fonte provoquée par l’eau plus chaude, la majorité de la perte de glace au Groenland est due à la fonte de surface et au ruissellement. Au Groenland, les glaciers côtiers se sont amincis de façon spectaculaire, principalement en raison des températures estivales plus chaudes.
Les dernières données fournies par la NASA sont conformes aux études précédentes sur l’élévation du niveau de la mer, mais les lasers des satellites donnent aux chercheurs une analyse beaucoup plus détaillée de l’évolution de la glace polaire au fil du temps. Bien que l’Antarctique de l’Est ait connu une légère augmentation de la quantité de glace, cette amélioration a été largement compensée par les énormes pertes en Antarctique de l’Ouest où l’océan s’est rapidement réchauffé.
Selon les glaciologues, l’augmentation de la perte de glace en une seule année n’est pas en soi préoccupante; ce qui est préoccupant, c’est que le phénomène va se poursuivre, ce qui aboutira à une élévation considérable du niveau de la mer au cours des 80 prochaines années. D’ici 2100, les scientifiques s’attendent à une élévation du niveau de la mer de 60, 90 ou peut-être 120 centimètres (2, 3 ou peut-être 4 pieds).
Cette élévation du niveau de la mer devrait affecter des millions de personnes vivant dans les villes côtières à travers le monde. L’impact sera désastreux. En effet, la civilisation s’est développée autour des villes côtières où l’on rencontre des infrastructures considérables. Lorsqu’un événement de marée haute ou une tempête se produit, cela peut causer des dégâts importants aux biens. Ils seront considérablement amplifiés à mesure que le niveau de la mer continuera de monter. Ils obligeront les autorités locales à faire des choix difficiles quant aux infrastructures dans lesquelles investir et aux infrastructures devant être abandonnées.
Source: Science.

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According to new NASA data, Antarctica and Greenland lost more than 5,000 gigatons of ice over the last 16 years, more than enough to fill Lake Michigan. (One gigaton is the equivalent of one billion metric tons).

According to a paper published in the journal Science, the two regions have collectively been responsible for 1.40 cm (.55 inches) of sea level rise between 2003 and 2019, roughly a third of total global sea level rise during that time.

The data was provided by NASA’s Ice, Cloud and Land Elevation Satellite 2 (ICESat-2). Launched in 2018, it is the most advanced Earth-observing laser instrument NASA has ever flown in space, in combination with data from its predecessor, ICESat, which gathered data from 2003 to 2009.

Glaciologists now have a 16-year span between ICESat and ICESat-2 and can be much more confident that the changes they are seeing in the ice have to do with the long-term changes in the climate.

According to the data, per year, Greenland’s ice sheet lost an average of 200 gigatons of ice, and Antarctica’s lost an average of 118. Using information from both missions, researchers found not only the amount of ice melted, but one of the major causes. Ice shelves around Antarctica act as barriers to slow the rate of ice loss, although they don’t contribute to sea level rise because they are already floating. However, as those barriers melt into warming oceans, the rate of ice loss increases. A comparison has been made between those barriers and an architectural buttress that holds up a cathedral. The ice shelves hold the ice sheet up. If the ice shelves are removed, or even if they get thinner, that buttressing force is reduced, so the grounded ice can flow faster.

While a significant amount of Antarctica’s ice loss came from floating ice shelves, through iceberg calving and melting from warm water, the majority of Greenland’s loss was due to surface melting and runoff. In Greenland, coastal glaciers have thinned dramatically, mostly due to warmer summer temperatures.

NASA’s new data is consistent with previous studies on sea levels rise, but the satellites’ lasers give researchers a much more detailed analysis of how polar ice is changing over time. While East Antarctica has actually seen a small increase in its amount of ice, that improvement has been far outweighed by the huge losses in West Antarctica where the ocean has rapidly warmed.

According to glaciologists, the rise in a single year is in itself not concerning; what is concerning is that this will continue every year for the foreseeable future, adding up to considerable sea level rise over the next 80 years. By 2100 scientists are expecting 60, 30 or mayce120 centimetres (2,3, or maybe 4 feet) of sea level rise.

Such rising sea levels are expected to affect millions of people living in coastal cities around the world. The impact will be considerable. Indeed, civilization has evolved around coastal cities where considerable infrastructure is located near present sea levels. When a high-tide event or passing storm occurs, they can cause considerable damage to property. These damages will be greatly amplified as sea level continues to rise and will require municipalities and counties to make hard choices about what infrastructure to invest in to try and save and what infrastructure should be abandoned.

Source: Science.

Image du haut : variation de masse de l’Antarctique. Image du bas : variation de masse sur la ligne glaciaire d’ancrage  (Source: NASA’s ICESat et ICESat-2)

Glaciers et grottes de glace sur les volcans // Glaciers and ice caves on volcanoes

Alors que la plupart des glaciers dans le monde reculent en raison du réchauffement de la planète, quelques autres parviennent à se développer grâce à des conditions locales très particulières. L’un d’eux est apparu dans le cratère du Mont St Helens. Ce glacier – tout simplement baptisé Crater Glacier – est probablement l’un des plus jeunes au monde.
Les glaciers du Mont St Helens n’ont rien d’extraordinaire. Avant 1980, le volcan était un cône orné d’une douzaine de petits glaciers. La plupart d’entre eux ont été détruits ou ont fondu au cours de l’éruption de mai 1980.
L’ouverture en forme de fer à cheval laissée par l’éruption a fourni un refuge parfait pour héberger un petit glacier. Son orientation vers le nord a permis de protéger la neige du soleil. Une épaisse couche de débris volcaniques s’est accumulée sur le fond du cratère, fournissant un bon isolant contre la chaleur volcanique en dessous.

La glace a, par endroits, une épaisseur d’environ 190 mètres. Mesuré en ligne droite de la source jusqu’à son front, le glacier a environ 2 kilomètres de longueur. Il convient de noter que sa progression a ralenti considérablement en 2014 et il avait commencé à régresser quand je l’ai observé en 2015. L’accès est interdit à l’intégralité du cratère sauf aux personnes disposant de permis de recherche. Il convient en effet de protéger cet environnement fragile et dangereux où les pièges sont nombreux.

Les grottes de glace du Mt St Helens ont fait l’objet d’un intéressant reportage bien illustré dans le National Geographic.

https://www.nationalgeographic.fr/sciences/2020/05/plongee-dans-les-grottes-de-glace-du-mont-saint-helens?fbclid=IwAR1DGCYiff_Q0CcfBZZ-gaLt86aNdQTg0STtuBsFOyWq5vFCh76VvrhrOWM

On trouve des grottes de glace sur d’autres volcans comme le Mont Hood ou le Mont Rainier. Voir ma note du 6 février 2016 sur les grottes de cette montagne.

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2016/02/06/les-grottes-de-glace-du-mont-rainier-mount-rainier-ice-caves/

Il existe d’autres grottes sur la Mauna Loa (Hawaii) et sur l’Etna (Sicile). Je leur ai consacré une note le 9 janvier 2016 :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2016/01/09/les-grottes-de-glace-du-mauna-loa-hawaii-et-de-letna-sicile-ice-caves-on-mauna-loa-hawaii-and-mt-etna-sicily/

A côté de ces glaciers et de leurs grottes, il est bon de rappeler que l’on trouve des trous de glace très surprenants sur certains volcans éteints comme ceux de l’Auvergne, en particulier dans la cheire du Puy de Côme. Les adhérents de l’association L.A.V.E. pourront relire un article que j’ai écrit à leur sujet dans le n°48 de la revue LAVE. Il est intitulé « Les trous de glace de la cheire du Puy de Côme. » La formation de ces caractéristiques géologiques est très bien expliquée et illustrée sur ce site web :

https://planet-terre.ens-lyon.fr/image-de-la-semaine/Img357-2011-06-27.xml

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While most of the world’s glaciers are retreating due to global warming, a few others are able to develop due to very specific local conditions. One of them appeared in the crater of Mount St Helens. This glacier – simply called Crater Glacier – is probably one of the youngest in the world.
The glaciers of Mount St Helens are nothing extraordinary. Before 1980, the volcano was a cone covered with a dozen small glaciers. Most of them were destroyed or melted down during the May 1980 eruption.
The horseshoe-shaped opening left by the eruption provided a perfect refuge for a small glacier. Its northward orientation made it possible to protect the snow from the sun. A thick layer of volcanic debris accumulated on the bottom of the crater, providing good insulation against the volcanic heat below.
The ice is, in places, about 190 metres thick. Measured in a straight line from the source to its front, the glacier is about 2 kilometres in length. It should be noted that its progress slowed down considerably in 2014 and it had started to retreat when I observed it in 2015. Access is prohibited to the entire crater except for people with research permits. It is indeed necessary to protect this fragile and dangerous environment where traps are numerous.
The ice caves of Mt St Helens have been the subject of an interesting report well illustrated in National Geographic.
https://www.nationalgeographic.fr/sciences/2020/05/plongee-dans-les-grottes-de-glace-du-mont-saint-helens?fbclid=IwAR1DGCYiff_Q0CcfBZZ-gaLt86aNdQTg0STtuBsFOyWq5vFCh76VvrhrOW

Ice caves are found on other volcanoes such as Mt Hood or Mount Rainier in the United States. See my post of 6 February 2016 about the caves on this mountain:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2016/02/06/les-grottes-de-glace-du-mont-rainier-mount-rainier-ice-caves/

More caves can be visited on Mauna Loa (Hawaii) and Mount Etna (Sicily). I wrote a post about them on 9 January 2016:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2016/01/09/les-grottes-de-glace-du-mauna-loa-hawaii-et-de-letna-sicile-ice-caves-on-mauna-loa-hawaii-and-mt-etna-sicily/

Beside these glaciers and their caves, it is worth remembering that there are very surprising ice holes on some extinct volcanoes like those of Auvergne, in particular in the cheire of Puy de Côme. Members of the L.A.V.E. association can reread an article I wrote (in French) about them in issue # 48 of the LAVE review. It is entitled « Les trous de glace de la cheire du Puy de Côme. »
The formation of these ice holes is very well explained and illustrated on this website:
https://planet-terre.ens-lyon.fr/image-de-la-semaine/Img357-2011-06-27.xml

Le « Crater Glacier » du St Helens en 2008 et 2015 (Photos : C. Grandpey)

Plusieurs glaciers ornent le sommet du Mt Rainier (Photo : C. Grandpey)

Stalactites de glace sur l’Etna (Photo : C. Grandpey)