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La glace de mer arctique fin septembre 2018 // Arctic sea ice end September 2018

Météo France a publié une analyse précise de la situation sur la fonte de la glace de mer arctique en 2018. On apprend que le minimum annuel d’extension de la glace de mer arctique a été atteint tardivement cette année. Selon le National Snow and Ice Data Center (NSIDC), cette glace présentait une superficie de 4,59 millions de kilomètres carrés le 23 septembre 2018, soit la sixième valeur la plus basse depuis le début des mesures, ex aequo avec 2008. C’est 1,81 millions de km² de moins que la normale 1981/2010 pour ce jour de l’année, mais 1,01 million de km² de plus que le record bas pour cette date, établi en 2012.

Les climatologues pensent que les conditions plutôt fraîches observées en juillet ont certainement joué un rôle dans le ralentissement du taux de fonte estivale. Si le passage du nord-est (le long de la Sibérie) est resté ouvert cet été, le passage du nord-ouest (grand Nord canadien) est resté encombré de glace toute la saison.

Durant la première quinzaine de septembre, le taux moyen de fonte a été de 25 000 km² par jour, soit une valeur voisine de la normale à cette époque de l’année. Les températures sur le bassin arctique étaient souvent proches des normales, à l’exception notable de la mer de Sibérie orientale, où les températures ont excédé les moyennes saisonnières de 7 à 9°C. Cet excédent thermique a engendré une fonte tardive (jusqu’en dernière décade de septembre) de la banquise dans cette région du bassin arctique. Ces températures particulièrement élevées pour la saison s’expliquent par un blocage de hautes pressions, particulièrement fort en première quinzaine de septembre, centré sur la mer de Béring. Ce blocage, couplé à de basses pressions en mer des Laptev, a conduit à un afflux d’air chaud en provenance du sud sur la mer de Sibérie orientale.

La date du minimum de glace de mer a donc été tardive, 9 jours plus tard qu’en moyenne. Depuis le début des mesures en 1979, seul 1997 a connu un minimum aussi tardif (le 23 septembre). Les minima les plus précoces ont été observés un 5 septembre, en 1980 et en 1987.

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Météo France has published a precise analysis of the situation on the melting of the Arctic sea ice in 2018. We learn that the annual minimum of Arctic sea ice extent has been reached late this year. According to the National Snow and Ice Data Center (NSIDC), the sea ice had an area of ​​4.59 million square kilometers on September 23rd, 2018, the sixth lowest value since the start of the readings, tied with 2008. It is 1.81 million km² less than the 1981/2010 normal value for this day of the year, but 1.01 million km² more than the record low for that day, established in 2012.
Climatologists believe that the rather cool conditions observed in July certainly played a role in slowing the summer melting rate. While the Northeast Passage (along Siberia) remained open this summer, the Northwest Passage (along Canada’s Great North) remained ice-clogged all season.
During the first half of September, the average rate of melting was 25,000 km² per day, a value which is quite normal at this time of the year. Temperatures in the Arctic Basin were often close to normal, with the exception of the eastern Siberian Sea, where temperatures exceeded seasonal averages by 7-9°C. This thermal anomaly caused a late melting (until the last ten days of September) of sea ice in this region of the Arctic Basin. These particularly high temperatures for the season are explained by a blockage of high pressures, particularly strong in the first half of September, centered on the Bering Sea. This blockage, coupled with low pressure in the Laptev Sea, led to an influx of warm air from the south over the eastern Siberian Sea.
The date of the sea ice minimum was therefore late, 9 days later than on average. Since the beginning of the measurements in 1979, only 1997 has had a minimum so late (23 September). The earliest minima were observed on September 5th, 1980 and 1987.

Tableau montrant les 10 plus basses extensions minimales de la glace de mer dans l’Arctique (Source : National Snow and Ice Data Center)

Les effets à long terme du réchauffement climatique // The long term effects of climate change

On peut visionner sur le site Internet de la radio France Info un très intéressant document qui, je le crains, n’aura pas l’impact qu’il mérite. En effet, il envisage les effets du réchauffement climatique sur le très long terme – dans environ 5000 ans – alors que l’être humain à tendance à vivre en prenant en compte le très court terme. Il est vrai que l’échelle humaine qui se limite aux quelques décennies de notre espérance de vie n’a rien à voir avec les échelles géologique ou planétaire qui englobent des millions d’années.

Selon une récente étude parue dans la revue Nature, la fonte des glaces – notamment de l’Antarctique qui représente 90 % des glaces terrestres et 70 % des réserves d’eau douce – s’accélère dangereusement. Si cette fonte continuait au même rythme qu’actuellement, le niveau d’élévation des océans, actuellement de 3 millimètres par an, pourrait être multiplié et atteindre 10 millimètres chaque année d’ici 2100. Le document pose la question : Que se passera-t-il lorsque toutes les glaces auront fondu ?  La réponse est assez simple : Si l’ensemble des glaciers terrestres fondait, le niveau des océans s’élèverait de 65 mètres provoquant ainsi de terribles conséquences pour les villes et les pays côtiers du monde entier.
En Europe, les Pays-Bas serait un des premiers pays à disparaître. De nombreuses villes du continent suivrait cette voie, comme Londres, Venise, Marseille ou encore Copenhague.
En Amérique du Nord, toute la façade Atlantique disparaîtrait sous les eaux, dont les villes de New York ou encore Miami.
En Amérique du Sud, l’Océan Atlantique fusionnerait avec le bassin de l’Amazone ainsi qu’avec le bassin du Rio Paraguay, recouvrant ainsi plusieurs villes, notamment Montevideo ou Buenos Aires.
En Afrique, les villes de Dakar, Lagos et du Caire seraient englouties. Le continent serait cependant relativement épargné par la montée des eaux, mais la hausse des températures de 12 degrés Celsius en moyenne rendrait la majorité du territoire africain inhabitable.
En Asie, le Bangladesh serait rayé de la carte. Les zones côtières de la Chine et de l’Inde subiraient le même sort. Les villes de Calcutta, Shanghai, Bombay et Pékin seraient noyées. Le Cambodge deviendrait une île.
En Océanie, un immense lac s’engouffrerait en plein milieu du désert australien modifiant entièrement le paysage.

La fonte des glaces transformerait donc complètement la géographie terrestre. Elle aurait un impact humain considérable et serait un nouveau facteur de migration pour les peuples du monde entier. Selon une étude de la Banque mondiale, 140 millions de personnes pourraient déjà migrer d’ici 2050 afin de fuir les effets du changement climatique. Trois régions du monde seront particulièrement touchées : l’Afrique Subsaharienne, l’Asie du Sud et l’Amérique latine.

Vous pourrez regarder le document en cliquant sur ce lien :

https://www.francetvinfo.fr/monde/europe/migrants/video-villes-englouties-zones-desertees-a-quoi-ressemblerait-la-terre-si-lensemble-de-ses-glaciers-fondait_2999533.html

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One can watch on the website of the French radio France Info a very interesting document which, I fear, will not have the impact it deserves. Indeed, it considers the effects of global warming on the very long term – about 5000 years – while humans tend to take into account the very short term. It is true that the human scale that is limited to the few decades of our life expectancy has nothing to do with geological or planetary scales that span millions of years.
According to a recent study published in Nature, the melting of Earth’s ice – particularly in Antarctica which accounts for 90% of terrestrial ice and 70% of freshwater reserves – is accelerating dangerously. If this melting continues at the same rate as today, the rise of the oceabn level, currently 3 millimetres per year, could be multiplied and reach 10 millimetres each year by 2100. The document asks the following question: What will happen- when all the ice has melted? The answer is quite simple: If all Earth’s glaciers melted, the sea level would rise by 65 metres, with terrible consequences for cities and coastal countries around the world.
In Europe, the Netherlands would be one of the first countries to disappear. Many cities of the continent would be erased, such as London, Venice, Marseille or Copenhagen.
In North America, the entire Atlantic coast would disappear beneath the waters, including the cities of New York or Miami.
In South America, the Atlantic Ocean would merge with the Amazon Basin and with the Rio Paraguay Basin, covering several cities, including Montevideo and Buenos Aires.
In Africa, the cities of Dakar, Lagos and Cairo would be swallowed up. The continent, however, would be relatively spared by the rising waters, but rising temperatures by 12 degrees Celsius on average would make most of Africa uninhabitable.
In Asia, Bangladesh would be wiped off the map. The coastal areas of China and India would suffer the same fate. The cities of Calcutta, Shanghai, Bombay and Beijing would be drowned. Cambodia would become an island.
In Oceania, a huge lake would rush into the middle of the Australian desert, completely changing the landscape.
The melting of all the earth’s ice would completely transform the global geography. It would have a considerable human impact and be a new factor of migration for the peoples of the world. According to a World Bank study, 140 million people might already migrate by 2050 to flee the effects of climate change. Three regions of the world will be particularly affected: Sub-Saharan Africa, South Asia and Latin America.
You can have a look at the document by clicking on this link:
https://www.francetvinfo.fr/monde/europe/migrants/video-villes-englouties-zones-desertees-a-quoi-ressemblerait-la-terre-si-lensemble-de-ses-glaciers-fondait_2999533.html

 La fonte de la calotte glaciaire du Groenland contribuerait largement à l’élévation du niveau des océans (Photo: C. Grandpey)

La hausse des émissions de CO2 liées à l’énergie en 2018 // Increase of energy-related CO2 emissions in 2018

Un rapport diffusé par l’Agence Internationale de l’Energie (AIE).explique que les émissions de gaz à effet de serre du secteur de l’énergie (avec trois postes majeurs: le pétrole, le charbon et le gaz) devraient encore croître en 2018 après avoir atteint un niveau record en 2017. C’est une bien mauvaise nouvelle à quelques semaines de la COP24 prévue en décembre à Katowice (Pologne). La réunion de Katowice est censée finaliser l’accord de Paris qui entrera en vigueur en 2020 et appelle à limiter le réchauffement climatique « bien en dessous » de 2°C, voire 1,5°C si possible.

Suite à ma note sur la Courbe de Keeling, il est bon de rappeler que la notion de concentration de CO2 est à distinguer de ces chiffres concernant les émissions de CO2. Les émissions représentent ce qui entre dans l’atmosphère en raison des activités humaines, la concentration indique ce qui reste dans l’atmosphère au terme des interactions entre l’air, la biosphère et les océans. D’une année à l’autre, la concentration de CO2 peut s’accélérer ou ralentir en raison de phénomènes naturels comme El Niño, ce qui signifie que la tendance n’est pas forcément exactement la même que pour les émissions de CO2 liées à la combustion des énergies fossiles.

Du point de vue des lois de la physique et de la chimie, la limitation du réchauffement planétaire à 1,5ºC est possible, mais il faudrait, pour la réaliser, des changements sans précédent. C’est ce qu’a expliqué le GIEC dans son dernier rapport publié le 8 octobre 2018 (voir ma note à ce sujet). Au rythme actuel, le seuil de 1,5°C serait atteint entre 2030 et 2052.

Pour rester en dessous de 1,5°C de réchauffement, il faudrait une baisse émissions de CO2 de 45% d’ici 2030 par rapport à leur niveau de 2010 pour parvenir à un bilan nul des émissions aux alentours de 2050. C’est un secret de polichinelle ; le monde ne se dirige pas vers les objectifs de l’accord de Paris ; il s’en éloigne. Alors que les énergies renouvelables ont fortement augmenté, leur croissance n’est toutefois pas assez importante pour inverser les tendances des émissions de CO2.

En 2017, selon l’AIE, la consommation mondiale d’énergie primaire avait avoisiné 14 050 millions de tonnes équivalent pétrole. (Mtep), ce qui correspond à une hausse de 2,1% par rapport à 2016 et de 40% par rapport à 2000. La part des énergies fossiles dans la demande énergétique mondiale est à un niveau stable depuis plus de trois décennies malgré la forte croissance des énergies renouvelables.

La consommation de charbon avait augmenté de près de 1% en 2017, après deux années de déclin, en raison d’une forte demande asiatique pour sa production d’électricité. Les consommations de pétrole et de gaz naturel au niveau mondial avaient respectivement augmenté de 1,6% et 3%. La production du parc nucléaire mondial avait augmenté de 3%.

Les énergies renouvelables ont représenté près d’un quart de la hausse de la consommation mondiale l’an dernier. Leur développement est tiré par les filières productrices d’électricité (+6,3% en 2017), en particulier par l’éolien, le solaire photovoltaïque et l’hydroélectricité.

Source : Agence Internationale de l’Energie, Global Climat.

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A report released by the International Energy Agency (IEA) explains that greenhouse gas emissions from the energy sector (with three major fields: oil, coal and gas) are expected to increase. in 2018 after reaching a record high in 2017. This is bad news just a few weeks before COP24 in December in Katowice (Poland). The Katowice meeting is supposed to finalize the Paris agreement, which will come into force in 2020 and calls for limiting global warming « well below » 2°C, or 1.5°C, if possible.
Following my note on the Keeling Curve, it is worth remembering that the notion of CO2 concentration is to be distinguished from the figures concerning CO2 emissions. Emissions represent what enters the atmosphere because of human activities, whereas the concentration indicates what remains in the atmosphere in the wake of the interactions between the air, the biosphere and the oceans. From one year to the other, the CO2 concentration can accelerate or slow down due to natural phenomena like El Nño, which means that the trend is not necessarily exactly the same as for the CO2 emissions related to the burning of fossil energies.
From the point of view of the laws of physics and chemistry, the limitation of global warming to 1.5ºC is possible, but it would require unprecedented changes. This was explained by the IPCC in its latest report published on October 8th, 2018 (see my note on this topic). At the current rate, the 1.5°C threshold would be reached between 2030 and 2052.
To stay below 1.5°C of global warming, it would be necessary to reduce CO2 emissions by 45% by 2030 compared to their 2010 level to achieve zero emissions in the 2050’s. It is an open secret; the world is not moving towards the objectives of the Paris Agreement; it is moving away from it. Even though renewable energies have risen sharply, their growth is not large enough to reverse CO2 trends.
In 2017, according to the IEA, the world’s primary energy consumption was around 14,050 million tonnes of oil equivalent. (Mtoe), which corresponds to an increase of 2.1% compared to 2016 and 40% compared to 2000. The share of fossil fuels in global energy demand has been stable for more than three decades despite the strong growth of renewable energies.
Coal consumption increased by almost 1% in 2017, after two years of decline, due to strong Asian demand for electricity generation. World oil and natural gas consumption increased by 1.6% and 3%, respectively. The output of the world’s nuclear power stations increased by 3%.
Renewables accounted for almost a quarter of the increase in global consumption last year. Their development is driven by the electricity generating sectors (+ 6.3% in 2017), in particular by wind, solar, photovoltaic and hydropower.
Source: International Energy Agency, Global Climat.

Estimation préliminaire (en violet) des émissions de CO2 en gigatonnes (109 tonnes) pour 2018. [Source : IEA]

La Courbe de Keeling // The Keeling Curve

Dans mes notes sur le changement et le réchauffement climatiques, je fais souvent référence à la Courbe de Keeling pour montrer les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère. Voici quelques explications sur cette courbe et son histoire.
La Courbe de Keeling enregistre les variations dans les concentrations de CO2 depuis les années 1950. Elle s’appuie sur des mesures en continu effectuées à l’observatoire du Mauna Loa à Hawaii, sous la supervision de Charles David Keeling dans les premières années. Les relevés de Keeling ont été les premiers à montrer de manière très claire l’augmentation rapide des concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Charles David Keeling, de la Scripps Institution of Oceanography, organisme dépendant de l’Université de Californie à San Diego, a été le premier à effectuer régulièrement des mesures de concentration du CO2 dans l’atmosphère. À cette fin, il s’est rendu au pôle Sud et à Hawaii à partir de 1958. De nombreux scientifiques considèrent que les observations de Charles Keeling représentent l’un des travaux scientifiques les plus importants du 20ème siècle.
Des mesures de concentration du dioxyde de carbone dans l’atmosphère avaient été effectuées avant celles réalisées sur le Mauna Loa, mais en divers lieux de la planète. En 1960, Keeling et ses collaborateurs ont déclaré que les mesures effectuées en Californie, en Antarctique et à Hawaii étaient suffisamment fiables pour mettre en valeur non seulement des variations diurnes et saisonnières, mais aussi une augmentation de CO2 d’une année à l’autre, ce qui correspondait plus ou moins à la quantité de combustibles fossiles brûlés chaque année. Dans un article qui le rendit célèbre, Keeling écrivit: « Au pôle Sud, l’augmentation observée correspond pratiquement à la combustion de combustibles fossiles ».
En raison de coupes budgétaires au milieu des années 1960, Keeling fut contraint d’abandonner les mesures continues au pôle Sud, mais il réussit à rassembler suffisamment d’argent pour maintenir celles sur le Mauna Loa, qui se poursuivent aujourd’hui, parallèlement au programme de surveillance de la NOAA.
Les mesures effectuées sur le Mauna Loa montrent une augmentation constante de la concentration moyenne de CO2 dans l’atmosphère. On est passé d’environ 315 parties par million en volume (ppmv) en 1958 à 405,97 ppmv le 14 octobre 2018 Cette augmentation du CO2 atmosphérique est due à la combustion de combustibles fossiles et s’est accélérée ces dernières années. Étant donné que le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre, cela a des conséquences importantes sur le réchauffement de la planète. Les mesures effectuées dans d’anciennes bulles d’air piégées dans des carottes de glace polaire montrent que la concentration moyenne de CO2 dans l’atmosphère se situait historiquement entre 275 et 285 ppmv pendant la période holocène (à partir de 9 000 ans av. J.-C.), mais qu’elle a commencé à augmenter fortement au début du 19ème siècle.
Keeling et ses collaborateurs ont effectué des mesures sur les alizés à Hawaii, en se plaçant au-dessus de la couche d’inversion thermique afin de minimiser la contamination locale par les gaz volcaniques. De plus, les données sont normalisées pour éliminer toute influence de la contamination locale. Les mesures effectuées dans de nombreux autres sites isolés ont confirmé la tendance de la courbe de Keeling sur le long terme, bien qu’aucun site ne possède un historique de mesures aussi long que l’observatoire du Mauna Loa.
La courbe de Keeling montre une variation cyclique d’environ 5 ppmv chaque année (voir courbe ci-dessous). Cela correspond à la variation saisonnière d’absorption du CO2 par la végétation. La majeure partie de cette végétation se trouve dans l’hémisphère Nord, car c’est là que se trouvent la plupart des terres. D’un maximum en mai, le niveau diminue au printemps et en été dans le nord, à mesure que la croissance de nouvelles plantes absorbe le CO2 de l’atmosphère par photosynthèse. Après avoir atteint un minimum en septembre, le niveau augmente à nouveau dans le nord à l’automne et pendant l’hiver, à mesure que les plantes et les feuilles meurent et se décomposent, libérant le gaz dans l’atmosphère. L’impact du plancton vert sur les océans du monde, qui pourrait contribuer à éliminer jusqu’à 60% du dioxyde de carbone de l’atmosphère par la photosynthèse, n’a pas encore été étudié.
Les mesures de CO2 à l’observatoire du Mauna Loa sont effectuées à l’aide d’un type de spectrophotomètre infrarouge appelé à ses débuts ‘capnographe’ par son inventeur, John Tyndall, en 1864. Il est désormais connu sous le nom de capteur infrarouge non dispersif. Aujourd’hui, plusieurs capteurs à laser ont été ajoutés pour fonctionner simultanément avec le spectrophotomètre IR de la Scripps, tandis que les mesures effectuées par la NOAA sur le Mauna Loa utilisent un capteur infrarouge non dispersif. De nombreux autres capteurs et de nouvelles technologies sont également utilisés sur le Mauna Loa pour améliorer les mesures.
Charles David Keeling est décédé en 2005. Son fils, Ralph Keeling, professeur de géochimie à la Scripps Oceanography, a pris le relais. .

Adapté de plusieurs articles parus dans la presse américaine.

On peut voir l’évolution de la courbe de Keeling à cette adresse :

https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/

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In my posts about climate change and global warming, I often refer to the Keeling curve to show the carbon dioxide (CO2) concentrations in the atmosphere. Here are a few explanations about this curve and its history.

The Keeling Curve has recorded the changes in CO2 concentrations since the 1950s. It is based on continuous measurements taken at the Mauna Loa Observatory in Hawaii that began under the supervision of Charles David Keeling. Keeling’s measurements were the first to show the significant evidence of rapidly increasing carbon dioxide levels in the atmosphere.

Charles David Keeling, of the Scripps Institution of Oceanography at the University of California San Diego, was the first person to make frequent regular measurements of atmospheric CO2 concentrations. For that purpose, he took readings at the South Pole and in Hawaii from 1958 onwards. Many scientists consider C.D. Keeling’s observations as one of the most important scientific works of the 20th century.

Measurements of carbon dioxide concentrations in the atmosphere had been taken prior to the Mauna Loa measurements, but on an ad-hoc basis across a variety of locations. By 1960, Keeling and his group determined that the measurement records from California, Antarctica, and Hawaii were long enough to see not just the diurnal and seasonal variations, but also a year-on-year increase that roughly matched the amount of fossil fuels burned per year. In the article that made him famous, Keeling observed: « at the South Pole the observed rate of increase is nearly that to be expected from the combustion of fossil fuel ».

Due to funding cuts in the mid-1960s, Keeling was forced to abandon continuous monitoring efforts at the South Pole, but he managed to save enough money to maintain operations at Mauna Loa, which have continued to the present day, alongside the monitoring program by NOAA.

The measurements collected at Mauna Loa show a steady increase in mean atmospheric CO2 concentration from about 315 parts per million by volume (ppmv) in 1958 to 405.97 ppmv on October 14th, 2018. This increase in atmospheric CO2 is due to the combustion of fossil fuels, and has been accelerating in recent years. Since carbon dioxide is a greenhouse gas, this has significant implications for global warming. Measurements of carbon dioxide concentration in ancient air bubbles trapped in polar ice cores show that mean atmospheric CO2 concentration has historically been between 275 and 285 ppmv during the Holocene epoch (9,000 BCE onwards), but started rising sharply at the beginning of the nineteenth century.

Keeling and collaborators made measurements on the incoming ocean breeze and above the thermal inversion layer to minimize local contamination from volcanic vents. In addition, the data are normalized to negate any influence from local contamination. Measurements at many other isolated sites have confirmed the long-term trend shown by the Keeling Curve, though no sites have a record as long as Mauna Loa.

The Keeling Curve also shows a cyclic variation of about 5 ppmv in each year corresponding to the seasonal change in uptake of CO2 by the world’s land vegetation. Most of this vegetation is in the Northern hemisphere, since this is where most of the land is located. From a maximum in May, the level decreases during the northern spring and summer as new plant growth takes carbon dioxide out of the atmosphere through photosynthesis. After reaching a minimum in September, the level rises again in the northern fall and winter as plants and leaves die off and decay, releasing the gas back into the atmosphere. The impact of green plankton material in the world’s oceans, which may actually be responsible for taking up to 60% of the carbon dioxide out of the atmosphere through photosynthesis is yet to be fathomed though.

Carbon dioxide measurements at the Mauna Loa observatory in Hawaii are made with a type of infrared spectrophotometer first called a capnograph by its inventor, John Tyndall, in 1864 but now known as a nondispersive infrared sensor. Today, several laser-based sensors are being added to run concurrently with the IR spectrophotometer at Scripps, while NOAA measurements at Mauna Loa use nondispersive infrared sensor. Multiple other sensors and technologies are also used at Mauna Loa to augment these measurements.

Charles David Keeling died in 2005. Supervision of the measuring project was taken over by his son, Ralph Keeling, a professor of geochemistry at Scripps Oceanography.

Adapted from several articles released in the American press.

One can see the evolution of the Keeling Curve at this address:

https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/

Observatoire du Mauna Loa (Photo: C. Grandpey)

Courbe montrant la variation cyclique sur une année

Evolution des concentrations de CO2 sur deux ans

Evolution des concentrations de CO2 depuis 1958

[Source: Scripps Institution of Oceanography]