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Hydroélectricité et risques naturels en Inde // Hydroelectricity and natural hazards in India

J’ai écrit dans plusieurs notes sur ce blog que l’Himalaya est le château d’eau de l’Asie. La neige et les glaciers fournissent de l’eau à 270 millions de personnes en Asie du Sud. L’Himalaya est donc une source d’eau douce vitale qui s’étend sur 2 400 kilomètres dans une zone qui comprend les plus hauts sommets du monde.

Source: NASA

Cependant, le réchauffement climatique fait reculer les glaciers et les climatologues avertissent que le niveau des rivières commencera à baisser vers 2050. Avec ses nombreux cours d’eau, la région devrait être en mesure de fournir une grande quantité d’ énergie hydroélectrique. Pourtant, seuls 20 % de ce potentiel estimé à 500 GW sont actuellement exploités.

L’immense chaîne de l’Himalaya, avec ses glaciers et ses grands cours d’eau, traverse l’Inde, le Pakistan, le Népal, l’Afghanistan, la Chine et le Bhoutan. La partie indienne de l’Himalaya couvre environ 16,2 % de la superficie du pays et forme sa frontière nord.
Le potentiel hydroélectrique exploitable en Inde a été estimé à environ 84 GW. L’essentiel se concentre dans les États de l’Arunachal Pradesh, de l’Himachal Pradesh et du Jammu-et-Cachemire, ainsi que dans l’État septentrional de l’Uttar Pradesh.
L’Himachal Pradesh possède un fort potentiel de production d’énergie hydroélectrique grâce à la fonte des glaciers et des lacs gelés. L’État héberge la plus grande capacité hydroélectrique installée en Inde, avec plus de 10 500 MW. Le gouvernement prévoit de doubler cette capacité, même si 97 % de la superficie de l’Himachal Pradesh est sujette aux glissements de terrain.

Centale hydroélectrique dans l’Himachal Pradesh (Crédit photo: Electrical India)

Bien que l’hydroélectricité offre des avantages autres que la production d’électricité en assurant la régulation du débit des rivières, l’irrigation et l’eau potable, les risques associés au développement de cette source d’énergie dans l’Himalaya sont plus importants que les avantages.
En effet, les glaciers de l’Himalaya fondent de plus en plus vite en raison du réchauffement climatique, avec l’apparition de grands lacs glaciaires retenus par de fragiles moraines. Ces moraines peuvent s’éventrer et provoquer d’énormes crues soudaines. Une étude de 2019 a révélé que plus de 5 000 lacs glaciaires dans la région étaient susceptibles de déclencher des inondations importantes qui pourraient avoir des conséquences sociétales catastrophiques.

Lac glaciaire dans l’Himalaya (Crédit photo: Planetary Science institute)

Un autre risque découle des effets du réchauffement climatique dans la région. On observe de plus en plus de précipitations extrêmes qui peuvent détruire les infrastructures hydroélectriques et inonder les villages.
De plus, l’Himalaya est soumis à une instabilité géologique et présente un sérieux risque de séismes. De tels événements peuvent briser des barrages et provoquer des inondations soudaines qui détruisent les routes, les habitations et les terres agricoles. Lors du séisme de 2015 au Népal, plus de 30 projets hydroélectriques ont subi des dégâts, principalement suite à des glissements de terrain. Cette catastrophe naturelle a provoqué la perte de 34 % de la capacité hydroélectrique installée dans le pays.

Glissement de terrain dans l’Himachal Pradesh (Crédit photo: India Today)

Les grands projets d’infrastructures tels que les centrales hydroélectriques sont également en grande partie responsables de la disparition des sources dans la région. Les statistiques gouvernementales montrent que la moitié des sources dans l’Himalaya indien se sont taries, avec de graves pénuries d’eau dans des milliers de villages.
De même, en Inde, trois projets hydroélectriques dans l’État himalayen de l’Uttarakhand ont subi des dommages lors d’inondations et de glissements de terrain en 2013 et 2021. Ces trois projets font partie de sept projets hydroélectriques en cours de construction auxquels le gouvernement indien a récemment donné le feu vert. Suite à cette approbation gouvernementale, un groupe de plus de 60 scientifiques, hommes politiques, environnementalistes et autres citoyens en proie à l’inquiétude ont écrit une lettre ouverte au Premier ministre indien. Ils ont demandé son intervention pour arrêter tout autre projet hydroélectrique dans l’Himalaya. Ils ont souligné que de tels projets étaient « voués à être détruits ou gravement endommagés » par des événements naturels.
Source : The Times of India et autres médias d’information internationaux.

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As I put it in several posts, the Himalayas are the water tower of Asia. The snow and the glaciers provide water to 270 million people in South Asia. The Himalayas are a vital freshwater source covering 2,400 kilometres in an area that includes the world’s highest peaks. However, global warming is shrinking the glaciers, and the river level will begin to decrease around 2050. The region has become a hydropower hotspot. However, only 20% of the estimated 500-GW potential is currently tapped.

The immense mountain range of the Himalayas, which includes glaciers and large rivers, passes through India, Pakistan, Nepal, Afghanistan, China and Bhutan. The Indian part of the Himalayas covers about 16.2% of the country’s area and forms its northern boundary.

Exploitable hydropower potential in India has been estimated at about 84 GW. The bulk of this potential lies in the fragile Indian Himalayan states of Arunachal Pradesh, Himachal Pradesh and Jammu and Kashmir, as well as the northern state of Uttar Pradesh.

Himachal Pradesh has a potential for hydropower generation due to the thawing of glaciers and frozen lakes. The state is home to India’s highest installed hydropower capacity of over 10,500 MW. The government plans to double this capacity, even though an estimated 97% of Himachal Pradesh’s geographical area is prone to landslides.

While hydropower offers benefits beyond electricity generation by providing flood control, irrigation support and clean drinking water, the risks associated with developing this energy source in the Himalayas outweigh the benefits.

Indeed, glaciers in the Himalayas are increasingly melting due to climate change and creating big glacier lakes. These lakes can burst and cause huge flash floods. A 2019 study found that more than 5,000 glacier lakes in the region were at risk of extensive flooding and could cause catastrophic societal impacts.

Another risk stems from the changing weather patterns in the region, leading to more extreme rainfall events which can ruin hydropower infrastructure and flood villages.

Additionally, the Himalayas are plagued by geological instability and are at serious risk from earthquakes. Such disasters can fracture dams and release sudden floods that ruin roads, homes and agricultural land. During the 2015 Nepal earthquakes, more than 30 hydropower projects underwent damage, mostly by landslides. This natural disaster caused the loss of 34% of the country’s installed hydropower capacity.

Big infrastructure projects such as hydropower stations are also largely responsible for springs dying in the region. Government statistics show that half of the springs in the Indian Himalayas have dried up, resulting in acute water shortages across thousands of villages.

Similarly, in India, three hydropower projects in the Himalayan state of Uttarakhand suffered damage from floods and landslides in 2013 and 2021.These are among seven under-construction hydropower projects that India’s government recently allowed to restart. Following this approval, a group of more than 60 concerned scientists, politicians, environmentalists and other citizens wrote an open letter to the Indian Prime Minister. They requested his intervention in stopping any more hydroelectric projects in the Himalayas. They highlighted that such projects were “bound to be destroyed or extensively damaged” by natural events.

Source : The Times of India and other international news media.

Antarctique : fonte du glacier Thwaites plus rapide que prévu // Antarctica : Thwaites glacier melting faster than predicted

Tout comme pour le glacier Petermann au Groenland, l’eau de l’océan Austral fait fondre le glacier Thwaites en Antarctique, en le minant par en dessous. La différence avec le Petermann est la taille. Le glacier antarctique est aussi grand que la Floride et son front mesure 120 km. S’il fondait complètement, le niveau de la mer augmenterait d’une soixantaine de centimètres dans le monde. Il y a un autre problème avec le Thwaites. S’il fond, les autres glaciers de l’Antarctique occidental feront de même car ils sont interconnectés Les conséquences pour les zones côtières du monde entier seraient terribles.

Source: BAS

Une nouvelle étude publiée dans les Actes (Proceedings) de la National Academy of Sciences a utilisé des données radar depuis l’espace pour réaliser une radiographie du glacier Thwaites. Ce travail a révélé que l’eau de l’océan s’engouffre sur des kilomètres sous le glacier, le rendant plus vulnérable à la fonte qu’on ne le pensait auparavant. Les estimations précédentes concernant l’impact de la fonte des glaciers sur le niveau des océans sont probablement bien en-deça de la vérité.
De nombreuses études ont déjà souligné la grande vulnérabilité du Thwaites. Les auteurs de la dernière appartiennent l’Université de Californie à Irvine. Les scientifiques ont utilisé des données radar satellite haute résolution, obtenues entre mars et juin 2023, pour créer une radiographie du glacier. Cela leur a permis d’observer les changements intervenus dans la « ligne d’ancrage » du Thwaites, la zone où le glacier quitte le substrat rocheux continental pour devenir une plate-forme de glace flottante. Ces zones d’ancrage au substrat rocheux sont essentielles à la stabilité des calottes glaciaires et constituent un point de vulnérabilité pour le Thwaites, mais jusqu’à présent elles ont été difficiles à étudier à cause du manque de moyens techniques.

Source: University of California,Irvine

Avant l’arrivée des données satellitaires, les chercheurs ne disposaient que de données sporadiques. Grâce aux nouvelles images satellite, ils ont pu voir l’eau de mer s’enfoncer sous le glacier sur plusieurs kilomètres, puis en ressortir, en fonction du rythme quotidien des marées. Ils ont également pu constater que la zone d’ancrage pouvait se déplacer de plus de 6 kilomètres sur un cycle de marée de 12 heures. La vitesse de l’eau de mer, qui se déplace sur des distances considérables sur une courte période, augmente la fonte des glaciers car dès que la glace fond, l’eau douce est emportée et est remplacée par de l’eau de mer plus chaude. Ce processus d’intrusion d’eau de mer à grande échelle donnera une autre dimension aux projections de l’élévation du niveau de la mer depuis l’Antarctique. Il reste maintenant à savoir si l’arrivée d’eau de mer sous le Thwaites est un phénomène nouveau ou s’il existe depuis longtemps. On ne sait pas non plus quelle est l’ampleur de ce processus autour de l’Antarctique, même s’il est fort probable qu’il se produise également sur d’autres glaciers du continent blanc.

Source: British Antarctic Survey

Source : Médias d’information internationaux.

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Just like for the Petermann Glacier in Greenland, sea water is melting the Thwaites Glacier in Antarctica from beneath. The difference with Petermann is the size. The Antarctic glacier is as large as Florida and its front is 120 km wide. Should it melt completely, it would rise sea level around the world by about 60 centimeters. There is another problem with Thwaites. If it happens to melt, the other glaciers in West Antarctica will do the same as they are interconnected. The consequences for coastal areas around the world would be disastrous.

A new research published in the Proceedings of the National Academy of Sciences used radar data from space to perform an X-ray of the Thwaites glacier. It revealed that ocean water is pushing kilometers beneath the glacier, making it more vulnerable to melting than previously thought. Previous projections about the impact of the glacier’s melting on the ocea ns are probably largely underestimated.

Many studies have already pointed to the immense vulnerabilities of Thwaites. The authors of the latest study are from the University of California at Irvine. The scientists used high resolution satellite radar data, collected between March and June 2023, to create an X-ray of the glacier. This allowed them to build a picture of changes to Thwaites’ “grounding line,” the point at which the glacier leaves the continental bedrock and becomes a floating ice shelf. Grounding lines are vital to the stability of ice sheets, and a key point of vulnerability for Thwaites, but have been difficult to study.

Before the arrival of satellite data, researchers had only sporadic data to look at. With the new satellite images, they could observe seawater pushing beneath the glacier over many kilometers, and then moving out again, according to the daily rhythm of the tides. They could also see that thegrounding zone could move more than 6 kilometers over a 12-hour tidal cycle. The speed of the seawater, which moves considerable distances over a short time period, increases glacier melt because as soon as the ice melts, freshwater is washed out and replaced with warmer seawater.This process of widespread, enormous seawater intrusion will increase the projections of sea level rise from Antarctica. One aspect that needs to be cleared is whether the rush of seawater beneath Thwaites is a new phenomenon or whether it has existed for a long time. It is also unclear how widespread this process is around Antarctica, although it is highly likely that it is happening elsewhere as well.

Source : International news media.

La fonte ultra-rapide du glacier Petermann (Groenland) // The ultra-rapid melting of the Petermann Glacier (Greenland)

J’ai écrit plusieurs articles ces dernières années (18 avril 2017, 14 février 2019, 14 mai 2023) sur la fonte du glacier Petermann, l’une des plus grandes rivières de glace du Groenland. Il est situé dans le Haut-Arctique, à 80 degrés de latitude nord. C’est l’un des grands glaciers émissaires (il vient vêler dans l’océan) par lesquels la calotte glaciaire du Groenland termine sa course dans la mer. Les scientifiques ont averti que le glacier Petermann retient à lui seul une trentaine de centimètres d’élévation potentielle du niveau de la mer au niveau de la calotte glaciaire du Groenland.
Des études récentes de la fonte rapide du glacier indiquent qu’elle est due à l’intrusion d’eau de mer sous la glace. L’une d’elles, publiée dans les Geophysical Research Letters explique que l’élévation du niveau de la mer pourrait s’avérer bien pire que ce qui a été estimé précédemment. D’autres travaux sont parvenus à des conclusions similaires sur les glaciers émissaires de l’Antarctique.
À l’aide de données satellitaires, un groupe de chercheurs a découvert que la vitesse de fonte des glaces était passée d’environ 3 mètres par an dans les années 1990 à près de 10 mètres par an dans les années 2020. La fonte rapide est provoquée par l’intrusion d’eau de mer sous la glace dans la « zone d’ancrage » du glacier, autrement dit la limite entre l’endroit où la glace s’accroche au substrat rocheux et l’endroit où elle flotte à la surface de l’océan. À cet endroit, l’eau de l’océan monte et descend au gré des marées, faisant fondre rapidement la glace terrestre par le bas. Auparavant, les scientifiques pensaient que cette zone était beaucoup plus petite.
Les dernières études indiquent que les glaciers fondent beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait jusqu’à présent et que l’élévation du niveau de la mer a été sous-estimée par les scientifiques. La montée du niveau de la mer continue de menacer les zones côtières, sujettes aux inondations et à l’érosion. Tant que des mesures efficaces ne seront pas prises – notamment lors des COP – pour freiner le réchauffement climatique, les glaciers continueront de fondre et le niveau des océans ne cessera de monter, sans oublier les événements extrêmes déclenchés par la hausse des températures à travers le monde.
Source : Médias d’information internationaux.

Image d’un vêlage du Petermann en 2012 (Source : NASA)

Vue du Petermann en octobre 2022 (Source : Copernicus)

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I have written several posts in the past years (18 April 2017, 14 February 2019, 14 May 2023) about the melting of the Petermann Glacier, one of the largest ice rivers in Greenland. It is located in the high Arctic at 80 degrees North latitude. It is one of the most important outlets by which the Greenland ice sheet extends and flows into the sea. Scientists have warned that Petermann glacier holds back about a foot of potential sea level rise from the Greenland ice sheet.

Recent research exploring the rapid melting of the glacier points to seawater intrusion beneath the ice as a culprit. The study published in Geophysical Research Letters also suggests that sea level rise could end up being much worse than previously estimated. Other studies have come to similar conclusions about outlet glaciers in Antarctica.

Using satellite data, a group of researchers found that the ice melt rate increased from about about 3 meters per year in the 1990s to nearly 10 meters per year in the 2020s. The rapid melting was caused by seawater intrusion beneath the ice in the « grounding zone » which is the the boundary between where the ice is grounded on the bedrock and where it is floating. Here, ocean water rises and falls with changes in tides, quickly melting grounded ice from below. Previously, scientists believed this zone to be much smaller.

The new research indicates that glaciers melt much faster in the ocean than previously thought and that sea level rise has been thus far underestimated by scientists. Rising sea levels continue to threaten coastal communities, which are prone to flooding and erosion. As long as no efficient measures are taken – especially during the COPs – to curb global warming, glaciers will keep melting and oceans will never stop rising, without forgetting the extreme events triggered by rising temperatures around the world.

Source : International news media.

Fonte des glaces et mesure du temps sur Terre // Melting ice and measuring time on Earth

Pendant des siècles, pour mesurer le temps, l’être humain s’est basé sur la rotation de la Terre. Une rotation complète correspond à une journée de 24 heures, chaque heure contient 60 minutes, et chaque minute 60 secondes. La seconde était ainsi définie jusqu’en 1967. Mais il existe depuis cette date un autre système pour mesurer le temps, basé sur l’heure donnée par les horloges atomiques. Des technologies telles qu’Internet, le GPS et les réseaux de téléphonie mobile dépendent des signaux horaires extraordinairement précis de ces horloges.
Ces horloges atomiques définissent la seconde en termes de fréquence de la lumière impliquée dans une transition spécifique dans le césium atomique. La définition a été choisie de telle sorte que 86 400 secondes atomiques correspondent très étroitement à la durée d’un jour sur Terre – ce qui est la définition traditionnelle de la seconde. Cependant, la correspondance n’est pas exacte. Entre 1970 et 2020, la durée moyenne d’une journée sur Terre (la période de rotation de la Terre) était d’environ 1 à 2 ms plus longue que 86 400 s. Cela signifie que toutes les quelques années, un écart d’une seconde se crée entre le temps mesuré par la rotation de la Terre et le temps mesuré par une horloge atomique.
Depuis 1972, cet écart a été corrigé par l’insertion de 27 secondes intercalaires dans le temps universel coordonné (UTC). Ce processus de correction est compliqué par le fait que divers facteurs font varier la période de la Terre sur plusieurs échelles de temps différentes. Ainsi, des secondes intercalaires sont insérées lorsque cela est nécessaire, et non selon un calendrier régulier comme les années bissextiles. Neuf secondes intercalaires ont été insérées entre 1972 et 1979, par exemple, mais aucune n’a été insérée depuis 2016.
Depuis 2020 environ, la période moyenne de la Terre est tombée en dessous de 86 400 s. En d’autres termes, la rotation de la Terre semble s’accélérer. Cela est dû à l’intensification de la fonte des glaces au Groenland et en Antarctique, qui diminue la vitesse angulaire de la Terre. En effet, l’eau des pôles est redistribuée dans les océans,ce qui modifie le moment d’inertie de notre planète. Le moment cinétique étant conservé, ce changement entraîne une diminution de la vitesse angulaire. Cela retardera de trois ans la nécessité d’une seconde intercalaire négative. Une seconde intercalaire négative pourrait être nécessaire en 2029, mais elle pourrait être l’une des dernières car les métrologues ont décidé de supprimer la correction de la seconde intercalaire en 2035.
Source  : Médias d’information scientifique comme physicsworld.

Glaciers au Groenland Photo: C. Grandpey

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For centuries, to measure time, humans relied on the rotation of the Earth. A full rotation corresponds to a 24-hour day, each hour contains 60 minutes, and each minute 60 seconds. The second was thus defined until 1967. But since then there has been another system for measuring time, based on the time given by atomic clocks. Technologies such as the Internet, positioning systems and mobile-phone networks depend on the clocks’ extraordinarily  accurate time signals.

These atomic clocks define the second in terms of the frequency of light that is involved in a specific transition in atomic caesium. The definition was chosen so that 86,400 atomic seconds corresponds very closely to the length of a day on Earth – which is the traditional definition of the second. However, the correspondence is not exact. Between 1970 and 2020, the average length of a day on Earth (the period of Earth’s rotation) was about 1–2 ms longer than 86,400 s. This means that every few years, a second-long discrepancy builds up between time as measured by Earth’s rotation and time measured by an atomic clock.

Since 1972 this deviation has been corrected by the insertion of  27 leap seconds into co-ordinated universal time (UTC). This correction process is complicated by the fact that various factors cause Earth’s period to vary on a number of different time scales. So leap seconds are inserted when needed – not according to a regular schedule like leap years. Nine leap seconds were inserted in 1972–1979, for example, but none have been inserted since 2016.

Since about 2020 Earth’s average period has dipped below 86,400 s. In other words, Earth’s rotation appears to be speeding up. This is due to the increased melting of ice in Greenland and Antarctica which is decreasing the Earth’s angular velocity. This is because water from the poles is being redistributed throughout the oceans, thereby changing our planet’s moment of inertia. Because angular momentum is conserved, this change results in a decrease in angular velocity. This will postpone the need for a negative leap second by three years. A negative leap second could be needed in 2029, but it could be one of the last because metrologists have voted to get rid of the leap-second correction in 2035.

Source : Scientific news media like physics world.

https://physicsworld.com/