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Toujours plus de CO2 dans l’atmosphère // More and more carbone dioxide in the atmosphere

Un article publié dans la rubrique Environnement du site web de la chaîne de radio France Info aborde un sujet que j’ai développé à maintes reprises sur ce blog en essayant d’alerter les visiteurs sur la gravité de la situation.

L’article de France Info explique que la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre a atteint un pic en février. En effet, on a enregistré 411,66 parties par million (ppm) de CO2 sur le Mauna Loa à Hawaii, là où a été élaborée la Courbe de Keeling à laquelle je fais si souvent référence dans mes notes et au cours de mes conférences sur la fonte des glaciers. Cette courbe doit son nom à Charles Keeling, climatologue américain qui a commencé à mesurer le CO2 atmosphérique en 1958 à Big Sur en Californie avant d’installer un spectroscope infrarouge à l’observatoire du Mauna Loa à Hawaii  La courbe est publiée sur le site de la Scripps Institution of Oceanography :

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

En février 2019, la station avait mesuré une concentration moyenne de 411,66 ppm, un taux mensuel jamais atteint. Le record vient à nouveau d’être battu le 9 mars 2019 avec 413,45 ppm. Du jamais vu, et surtout pas au mois de mars.

Cette succession de nouveaux records était prévisible. En effet, les émissions de CO2 étaient déjà en hausse de 2,7% en 2018. Ce qui inquiète les scientifiques avec ce nouveau record, c’est sa soudaineté. En général, les précédents maximums étaient dépassés en mars ou en avril, pas en février. Le record de 2018, à 411,31 ppm, avait été battu en mai. En principe, on observe le pic de CO2 au début du printemps, puis la concentration baisse quand les forêts vastes d’Amérique du Nord et d’Asie commencent à verdir.

Les climatologues américains de la Scripps Institution expliquent que « la récente hausse n’est pas surprenante face à des émissions sans précédent provenant des combustibles fossiles. »

Ce nouveau record va dans le sens d’une accélération plus générale annoncée. Selon le Met Office britannique, « la moyenne annuelle de concentration du CO2 sur le Mauna Loa sera plus haute de 2,75 ppm (± 0,58) en 2019 par rapport à 2018, selon nos prévisions. » Pour rappel, la teneur en CO2 était de 405,5 ppm en 2017.

De toute évidence, comme l’a démontré la dernière COP 24 en Pologne, tous les gouvernements s’en fichent.

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An article published in the Environment section of the France Info radio website tackles a topic I have repeatedly developed on this blog, trying to alert visitors to the seriousness of the situation.
The France Info article explains that the concentration of carbon dioxide in the Earth’s atmosphere reached a peak in February. In fact, scientists recorded 411.66 parts per million (ppm) of CO2 on Mauna Loa in Hawaii, where the Keeling Curve was developed. Ioften refer to this curve in my posts and during my conferencess on the melting of glaciers. This curve owes its name to Charles Keeling, an American climatologist who began measuring atmospheric CO2 in 1958 in Big Sur, California, before installing an infrared spectroscope at the Mauna Loa Observatory in Hawaii. The curve is published on the site of Scripps Institution of Oceanography:

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

In February 2019, the station measured an average concentration of 411.66 ppm, a monthly rate never reached before. The record was again beaten on March 9th, 2019 with 413.45 ppm. This was never seen, especially in March.
This succession of new records was predictable. Indeed, CO2 emissions were already up 2.7% in 2018. What worries scientists with this new record is its suddenness. In general, the previous maximums were exceeded in March or April, not in February. The record of 2018, at 411.31 ppm, was beaten in May. Usually, the CO2 peak is observed in the early spring, then the concentration drops as the vast forests of North America and Asia begin to green.
Scripps Institution’s climatologists explain that « the recent rise is not surprising in the face of unprecedented emissions of fossil fuels. »
This new record goes in the direction of a more general acceleration that has been announced. According to the British Met Office, « the average annual concentration of CO2 on Mauna Loa will be higher by 2.75 ppm (± 0.58) in 2019 compared to 2018, according to our forecasts.” As a reminder, the CO2 rate was 405.5 ppm in 2017.
It seems quite clear, as the last COP 24 in Poland demonstrated, that the world’s governments don’t care a straw.

Vue de la Courbe de Keeling sur les six derniers mois

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]

 

 

L’avenir du Kilauea se lit dans le passé du Mauna Loa // Kilauea’s future lies in Mauna Loa’s past

Lorsque les avions survolent la Grande Ile d’Hawaii, les premières montagnes que l’on aperçoit à travers le hublot sont les masses imposantes du Mauna Kea et du Mauna Loa, la plus haute montagne sur Terre. Mesuré à partir de sa base au fond de l’océan, ce volcan est plus haut que le Mont Everest. Le Mauna Loa donne une bonne idée de ce à quoi ressemblera le Kilauea dans un avenir lointain.
L’éruption actuelle du Kilauea qui a débuté au début du mois de mai 2018 nous rappelle que ce volcan sera le prochain édifice dont la masse dominera la Grande Ile. Au cours des 1 000 prochaines années, la lave continuera probablement à recouvrir des zones entières et permettra au Kilauea de grandir. On remarquera aujourd’hui que 90% de la surface du volcan est recouverte de lave datant de moins de 1 000 ans.
Le Mauna Loa, bien que beaucoup plus ancien, a connu une évolution semblable. Il a émergé de l’océan il y a 300 000 ans et les géologues de l’USGS pensent qu’il a connu une croissance rapide depuis cette époque. Il n’y a aucune raison de croire que la croissance du Kilauea sera très différente de celle du Mauna Loa. Personne n’a pu assister à l’évolution du Mauna Loa car les premières personnes ont débarqué sur les îles hawaïennes il y a 1500 ans, alors que le volcan dominait déjà le paysage. Depuis cette époque lointaine, les Hawaïens ont régulièrement assisté aux éruptions du Kilauea et l’ont vu grandir en même temps que la lave se déversait dans la mer. Depuis 1983, date à laquelle la dernière éruption a commencé, le Kilauea a ajouté plus de deux kilomètres carrés de terres nouvelles à la Grande Île. Les géologues s’attendent à ce que le volcan continue d’empiler les couches de lave les unes après les autres, comme l’a fait le Mauna Loa dont le nom signifie « Longue Montagne » en hawaiien. Avec l’accumulation de lave au cours des millénaires, le Kilauea aura une forme assez semblable à celle du Mauna Loa ; il deviendra un volcan bouclier, mais il n’est pas certain qu’il atteigne les dimensions extraordinaires de son voisin.
La source magmatique des volcans hawaïens est un « point chaud » stationnaire qui alimente cinq volcans de Big Island et quatre d’entre eux sont encore en mesure de déverser leur lave. Le Kilauea est parmi les plus actifs. En 1955, le volcan a déjà répandu de la lave sur 16 kilomètres carrés de l’île. Comme le montre l’activité des dernières semaines, il n’a pas perdu de sa vigueur et il n’y a aucune raison que cela change dans les années à venir. Si l’on observe l’histoire géologique, les coulées de lave du Kilauea apparaissent fréquemment, même s’il peut y avoir des intervalles de 10, 15 ou 30 ans entre les éruptions majeures. Pendant les périodes où le Kilauea est calme, le Mauna Loa semble prendre le relais. La « Longue Montagne » est peut-être vieille, mais elle n’a pas dit son dernier mot! Selon l’USGS, 90 pour cent de la surface du Mauna Loa est couverte de coulées de lave géologiquement jeunes qui se sont épanchées au cours des 4 000 dernières années.
Les habitants vivant sur ou près de ces volcans sont conscients des risques. Il y a des récits de coulées de lave, de maisons qui ont failli être détruites et d’autres qui ont été englouties. Ainsi va l’histoire du Kilauea qui doit continuer à vomir sa lave s’il veut devenir aussi grand que le Mauna Loa …
Adapté de plusieurs médias américains.

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When planes fly over Hawaii Big Island, the first mountains you see are the huge masses of Mauna Kea and Mauna Loa, the most massive mountain on Earth. Measured from its deep ocean base, the volcano is taller than Mount Everest. In itself, it is a picture of what is to come for Kilauea.

Kilauea’s current eruption which started in early May reminds us that Kilauea is next in line to become a dominant presence on the Big Island, like Mauna Loa. In the next 1,000 years or so, lava will almost certainly flow over every neighbourhood on the volcano, as it continues growing. There’s good precedent for this. Today, 90 percent of the volcano is covered in lava that is less than 1,000 years old.

Mauna Loa, though far more ancient, once behaved in much the same way. The volcano emerged from the ocean some 300,000 years ago, and USGS believes it has grown rapidly upward since then. There is no reason to expect the events of Kilauea will be very much different than those that took place at Mauna Loa. Nobody could witness the growth of Mauna Loa because the first people landed on the Hawaiian islands some 1,500 years ago, when Mauna Loa was already the dominant Hawaiian mountain. Since then, however, Hawaiians have regularly witnessed Kilauea erupt and grow larger as lava poured into the sea. Since 1983 when the last eruption began, Kilauea has added more than two square kilometres of new land to the Big Island, and geologists expect the volcano to continue adding layer upon layer, building out and up like Mauna Loa, which is Hawaiian for « Long Mountain. »

With the accumulation of lava over the millennia, Kilauea will be quite similar in shape – it will become a shield volcano – but it is less certain if it will ever meet Mauna Loa’s extraordinary height and girth.

The source of magma for Hawaiian volcanoes is a stationary « hot spot » that feeds the Big Island’s five volcanoes four of which will erupt again. Kilauea is very active. In 1955, the volcano poured lava over 16 square kilometres of the island. And as the last few weeks specifically have shown, the activity has not relented. There is no reason to see why that would change in the future. In the long geologic perspective, Kilauea’s lava flows are occurring pretty quickly, even though there may be 10, 15, or 30-year intervals between significant lava eruptions. During the periods when Kilauea stops erupting lava, that seems to be when Mauna Loa comes alive again. The large mountain may be ancient, but it’s not nearly done ! According to USGS, 90 percent of Mauna Loa’s surface is covered in geologically young lava flows that have occurred in the last 4,000 years.

Locals living on or near these volcanoes are well-aware of the risks. There are continuing stories of lava flows, close calls, and engulfed homes. This is what Kilauea needs to do if it ever wants to grow into something approximating Mauna Loa…

Adapted from several U.S. news media.

Le Mauna Loa (à gauche) et le Mauna Kea (à droite) peu de temps avant l’atterrissage à Hilo (Photo: C. Grandpey)

Coulée de lave sur le flanc du Pu’uO’o en 2007 (Photo: C. Grandpey)

Mauna Loa (Hawaii): Baisse du niveau d’alerte // The alert level has been lowered

Les réseaux de surveillance sismique et inclinométrique du Mauna Loa enregistrent des niveaux de sismicité et déformation du sol proches de la normale depuis au moins six mois. Ces observations indiquent que le volcan ne montre plus un niveau d’activité élevé. En conséquence, le HVO a abaissé le niveau d’alerte volcanique à Normal et l’alerte aérienne à le couleur Verte.
De 2014 à 2017, les stations sismiques du Mauna Loa avaient enregistré une série de séismes peu profonds et de faible magnitude sous le sommet, la zone supérieure du Rift Sud-Ouest et sous le flanc ouest du volcan. Pendant cette même période, le HVO avait également enregistré des déformations du sol correspondant à une arrivée de magma dans la chambre superficielle du volcan. En conséquence, le niveau d’alerte avait été élevé à Vigilance et la couleur de l’alerte aérienne était passée au Jaune en septembre 2015.
Source: HVO.

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The seismic and deformation monitoring networks on Mauna Loa have been recording near background levels of seismicity and ground motion for at least the last six months. These observations indicate that the volcano is no longer at an elevated level of activity. Accordingly, HVO has lowered the alert level to Normal and the aviation colour code to Green.
From 2014 through much of 2017, the seismic stations on Mauna Loa had recorded elevated rates of shallow, small-magnitude earthquakes beneath the summit, the upper Southwest Rift Zone, and the west flank of the volcano. During that same time period, HVO measured ground deformation consistent with input of magma into the volcano’s shallow magma storage system. As a consequence, the alert level had been raised to Advisory and the aviation colour code to Yellow in September 2015.

Source: HVO.

Caldeira sommitale du Mauna Loa (Photo: C. Grandpey)