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Une solution contre le réchauffement climatique: Un stupa de glace // A solution against global warming : An ice stupa

Le Ladakh – le « pays des hautes passes » – est pris en sandwich entre deux des plus hautes chaînes de montagnes du monde, l’Himalaya et le Kunlun. Les précipitations sont rares dans cette région. L’eau, indispensable à l’irrigation des terres agricoles qui constituent la principale ressource de la population locale, provient principalement de la fonte de la neige et de la glace. Cependant, le changement climatique rend cette terre encore plus sèche, laissant les agriculteurs en manque d’eau dans les mois d’avril et mai, si importants pour les plantations, juste avant que les glaciers commencent à fondre sous le soleil de l’été.
En 2014, Sonam Wangchuk, un ingénieur en mécanique de la région a décidé de s’attaquer à la crise de l’eau au Ladakh où les glaciers reculent en raison de la hausse des températures. Pour cette raison, ils laissent échapper beaucoup moins d’eau au début du printemps mais en fournissent une grande quantité avec la chaleur de l’été qui les amenuise encore davantage.
L’ingénieur avait en tête une idée simple: il voulait rééquilibrer ce déficit naturel en recueillant l’eau provenant de la fonte de la neige et de la glace au cours des mois froids (cette eau est perdue pour tout le monde) et en la stockant jusqu’au printemps, moment où les agriculteurs en ont le plus besoin. Pour ce faire, il a construit un « stupa de glace », cône de glace à deux niveaux, ainsi baptisé par référence aux monuments sacrés traditionnels que l’on rencontre dans toute l’Asie.
Le stupa de glace est édifié sans avoir besoin d’électricité ou de pompes, uniquement grâce à la physique. Tout d’abord, un tuyau est installé sous terre ; il relie un cours d’eau et l’endroit où le stupa de glace doit être implanté, généralement à côté d’un village. L’eau doit provenir d’un point plus élevé, d’une soixantaine de mètres ou plus. Comme un fluide dans un circuit maintient toujours son niveau – selon le principe des vases communicants – l’eau qui provient de 60 mètres en amont gicle à 60 mètres en l’air à la sortie du tuyau en aval, créant une fontaine. La température négative de l’air fait le reste et cristallise immédiatement les gouttelettes d’eau sous forme de glace qui tombe juste en dessous en formant un cône. Un cône est très facile à fabriquer avec de la glace, car tout écoulement sous forme de gouttes forme naturellement un cône. Les glaçons sont eux-mêmes des cônes inversés.
Un cône a des propriétés très intéressantes: il a une surface d’exposition minimale par rapport au volume d’eau qu’il contient; Cela signifie qu’il fond très lentement. Le prototype de 6 mètres de hauteur contenant 150 000 litres d’eau a duré de l’hiver jusqu’à la mi-mai, au moment précis où l’eau était nécessaire pour l’irrigation, alors que toutes les glaces environnantes avaient disparu fin mars. L’aspect révolutionnaire du stupa est qu’il fonctionne même à basse altitude et à des températures très chaudes.
Ce n’est pas la première fois que l’on essaye de créer un glacier artificiel dans la région, mais les tentatives précédentes ont eu lieu au-dessus de 4 000 mètres d’altitude en faisant geler l’eau dans de grands canaux qui exigeaient de l’ombre et beaucoup d’entretien, et étaient situés trop loin des champs pour être pratiques.
Au lieu de cela, la forme conique du stupa de glace peut résister à la lumière directe du soleil et le cône peut être édifié là même où l’eau est nécessaire. Cependant, les stupas ne sont pas sans entretien car ils ont besoin d’une intervention manuelle; Par exemple, les fontaines peuvent se bloquer lorsque l’eau gèle dans les tuyaux. En améliorant la technique, ils devraient devenir plus fiables. Des tests commenceront au Pérou cet été en profitant de l’hiver dans l’hémisphère sud.
En raison de l’infrastructure de tuyauterie requise, le coût initial du projet est relativement élevé. L’ingénieur en mécanique a estimé qu’il aurait besoin d’environ 125 000 dollars pour réaliser la première version du stupa de glace à grande échelle. Il pourrait atteindre 25 mètres de hauteur et permettre l’irrigation d’une dizaine d’hectares de cultures. Conscient que ce coût serait trop élevé pour les autorités locales, il a décidé d’avoir recours à un financement participatif par l’intermédiaire de la plateforme Indiegogo. Cette initiative a été couronnée de succès et a suscité l’intérêt des institutions locales. En fin de compte, le gouvernement du Ladhak l’a intégrée dans ses plans de développement. Le stupa de glace a également remporté un Rolex Award for Enterprise en 2016, ce qui a rapporté une somme de 100 000 francs suisses (environ 105 000 dollars).

https://youtu.be/FdVijr10DZ0

Les stupas de glace pourraient également être transformés en attractions touristiques, en y incorporant des bars à glace et des hôtels de glace. Cela reviendrait à mélanger le sacré et le profane et construire un pont entre différentes cultures.
Source: CNN.

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Ladakh- the « land of high passes » – is sandwiched between two of the world’s tallest mountain ranges, the Himalayas and the Kunlun. Rainfall is rare in the region. Water, essential for irrigating the farmlands that are the lifeblood of the local population, mostly comes from melting snow and ice. However, climate change is making this land even drier, leaving farmers without water in the crucial planting months of April and May, right before the glaciers start to melt in the summer sun.

In 2014, Sonam Wangchuk, a local mechanical engineer set out to solve the water crisis of the Ladakh. The natural glaciers are shrinking due to rising global temperatures. For that reason, they provide far less water in early spring but then release a lot in the summer heat, shrinking even more.

The engineer had a simple idea: he wanted to balance this natural deficit by collecting water from melting snow and ice in the cold months, which would normally go to waste, and store it until spring, just when farmers need it the most. He then built a two-story prototype of an « ice stupa », a cone of ice that he named after the traditional sacred monuments that are found throughout Asia.

The ice stupa is created using no power or pumps, only physics. First, a pipe is laid underground, connecting a stream of water and the location where the ice stupa is required, usually next to a village. The water must come from a higher altitude, usually around 60 meters or more. Because a fluid in a system always wants to maintain its level – according to the principle of the communicating vessels – water from 60 meters upstream will spray 60 metres into the air out of the downstream pipe, creating a fountain. The freezing air temperature does the rest, immediately crystallizing the water droplets into ice that falls right below, forming a cone. A cone is very easy to make with ice, because any dripping naturally forms a cone underneath; icicles are inverted cones.

A cone has more desirable properties: It has minimal exposed surface area for the volume of water it contains; that means it melts very slowly. The 6-metre-tall prototype containing 150,000 litres of water lasted from winter until mid-May, just when water is needed for irrigation, while all the surrounding ice on the ground had gone by the end of March. The revolutionary aspect of the ice stupa is that it works even at low altitude and in very warm temperatures.

It’s not the first type of artificial glacier in the area, but previous endeavours in this area were only attempted above 4,000 metres a.s.l. by freezing waters in large canals which required shade and a lot of maintenance, and were located too far away from the fields to be practical.

Instead, the conical shape of the ice stupa can withstand even direct sunlight and it can sit right were the water is required. However, the stupas are not maintenance-free as they need a lot of manual intervention; for instance, the fountains can freeze when the pipes ice up. It is hoped that soon, by refining the technology, they will become more reliable. Tests will start in Peru this summer, taking advantage of an extra winter in the southern hemisphere.

Because of the piping infrastructure required, the initial investment can be steep. The mechanical engineer estimated he would need around $125,000 to build his first full-scale version, which could reach 25 metres in height and provide irrigation to about 10 hectares of land. As the price would be too high for local authorities, he decided to crowdfund the project, asking people for contributions through Indiegogo, a popular crowdfunding platform. The campaign was successful and piqued the interest of the local institutions. In the end, the Ladhaki government is incorporating it its development plans. The ice stupa also won a Rolex Award for Enterprise in 2016, which carried a 100,000 Swiss Franc prize (around $105,000).

https://youtu.be/FdVijr10DZ0

The stupas might also be turned into tourist attractions, by building ice bars and ice hotels inside them. This would mean a bit like mixing the sacred and the profane and build a bridge between different cultures.

Source: CNN.

Vue du prototype du stupa de glace

(Crédit photo: Sonam Wangchuk)

Fonte de la glace de mer et pollution dans l’Arctique // Sea ice melting and pollution in the Arctic

Alors que l’Arctique se réchauffe plus vite que le reste de la planète, une nouvelle étude démontre comment la pollution, que se soient les nappes d’hydrocarbures ou les contaminants organiques, est susceptible de  passer d’une région de l’Arctique à une autre. Dans cette étude publiée dans la revue Earth’s Future, des scientifiques de l’Université de Columbia (État de New York) et de l’Université McGill (Montréal) ont étudié le mouvement de la glace de mer d’un pays à l’autre dans l’Océan Arctique. En comparant les données de 1988 à 2014, ils ont constaté que la glace de mer se déplaçait de plus en plus vite.
Les chercheurs ont analysé 239 023 formations de glace dans l’Arctique et sont arrivés à la conclusion que « le déplacement de la glace de mer s’est accéléré de 14% par décennie ». La glace en provenance des plateformes glaciaires russes – qui produisent plus de la moitié de la glace de mer de la région – « a mis 46% moins de temps pour atteindre les zones économiques d’autres pays où elle a finalement fondu ». La glace de mer nord-américaine s’est déplacée vers les eaux européennes et a fondu 37% plus vite au cours des années qui ont suivi l’an 2000, que pendant les années antérieures à cette date.
Alors que la plus grande partie de la glace de mer reste et fond là où elle se forme, une certaine partie se détache et se déplace essentiellement vers l’ouest. De cette façon, la glace en provenance de Russie dérive vers les eaux de Norvège et du Groenland; La glace en provenance de l’Alaska se dirige principalement vers les eaux russes; l’Alaska reçoit la majeure partie de sa glace du Canada.
L’étude a révélé que 24% de la glace de mer a fondu sans se déplacer et 52 % a fondu à moins de 100 kilomètres de son origine, c’est-à-dire dans les eaux territoriales d’un pays (celles-ci s’étendent jusqu’à à 320 km du littoral). Cependant, près du quart de la glace de mer – plus d’un million de kilomètres carrés – qui s’est formée dans des eaux territoriales s’est finalement déplacée.

 Les scientifiques attribuent l’accélération de déplacement de la glace de mer aux étés plus chauds dans l’Arctique. Comme les températures augmentent dans la région, la quantité de glace de mer qui s’est formée diminue et la glace qui se forme est plus mince. Cette glace plus mince peut être transportée plus loin par le vent et les courants océaniques que de la glace épaisse.
En même temps que la glace de mer se déplace plus vite, il en va de même pour les polluants qui peuvent voyager plus loin de leur source. L’étude montre que ce mouvement devient particulièrement inquiétant lorsqu’il s’agit des nappes d’hydrocarbures.
Avec la réduction de la surface de glace de mer, les scientifiques ont observé une «augmentation significative» de l’exploration pétrolière et gazière dans l’Océan Arctique qui, selon l’’USGS, recèle 13% des réserves pétrolières encore exploitables dans le monde. Un plus grand nombre de forages combiné à un déplacement plus rapide de la glace de mer pourrait entraîner des catastrophes si des marées noires se produisaient dans la région. Dans un modèle du «pire scénario», dans lequel un puits de pétrole explose à la fin de la saison de forage estivale, les chercheurs ont constaté qu’une marée noire dans la Mer de Beaufort pourrait dériver sur plus de 1 200 km avant le mois d’avril suivant. De plus, les opérations de nettoyage seraient bloquées par la glace et l’obscurité permanente des mois d’hiver.
Il convient de noter que des sources de pollution autres que le pétrole peuvent dériver elles aussi, comme les pesticides agricoles et les microplastiques. Comme les contaminants se décomposent plus lentement dans les eaux froides de l’Arctique, la pollution qui se dirige vers l’Arctique depuis les latitudes inférieures se prolonge plus longtemps. La recherche met également en évidence l’interconnexion des pays arctiques et comment une situation dans un pays peut avoir un impact sur toute la région.
Source: Alaska Dispatch News.

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As the Arctic warms faster than the rest of the planet, new research demonstrates how pollution, from oil spills to organic contaminants, could be passed from one Arctic neighbour to another. In the new study released in the journal Earth’s Future, scientists from Columbia University (New York State) and McGill University (Montreal) examined the movement of sea ice from country to country in the Arctic Ocean. Comparing data from 1988 to 2014, they found that sea ice is moving faster between destinations.

The study analyzed 239,023 ice formations in the Arctic and found that the movement of sea ice accelerated 14 percent each decade. Ice from Russian ice shelves, which produce more than half of the region’s sea ice, traveled to the exclusive economic zones of other countries 46 percent faster, where it eventually melted. North American sea ice traveled to European waters and melted 37 percent faster in the years after 2000 when compared to pre-2000 data.

While most sea ice stays and melts where it forms, some ice breaks off and travels in a mostly westerly direction. In this way, ice from Russia floats to Norway and Greenland waters; ice from Alaska waters primarily travels to Russian waters; Alaska receives most of its ice from Canada.

The study found that 24 percent of sea ice melted without straying and 52 percent melted within 100 kilometres of its origin, namely well within a nation’s exclusive economic zone, which extends 320 km off a country’s coastline. However, almost a quarter of the sea ice that formed inside an exclusive economic zone eventually strayed, totalling more than one million square kilometres of ice.

Scientists attribute this speedier sea ice to warmer Arctic summers. As temperatures increase in the region, the amount of sea ice formed decreases, and the ice that does form is thinner. Thin ice can be carried farther by wind and ocean currents than thick ice.

As Arctic ice is travelling faster, the potential increases for pollutants to travel farther from where they are dumped. The study shows that this movement becomes especially important when it comes to oil spills.

With less ice in Arctic regions, scientists have observed a « significant increase » in oil and gas exploration in the Arctic Ocean, where the USGS estimates that 13 percent of the world’s remaining oil is located. More drilling combined with faster sea ice movement can lead to disaster if an oil spill occurs in the region. In a model of the « worst-case scenario, » in which an oil well blows out at the end of the summer drilling season, the researchers found that a Beaufort Sea spill could be carried by sea ice over 1,200 km by the next April. Cleanup efforts would be stymied by heavy ice and 24-hour darkness in winter months.

It should be noted that sources of pollution besides oil can be dragged along with the ice, including agricultural pesticides and microplastics. Because contaminants break down more slowly in Arctic waters compared to warmer climates, pollution that makes its way to the Arctic from lower latitudes sticks around longer. The research highlights how interconnected Arctic countries are, and how an action by one country could impact the whole region.

Source : Alaska Dispatch News.

Photos: C. Grandpey

 

Quand la mer monte… // When sea level rises…

Jour après jour, mois après mois, nous avons confirmation que le réchauffement climatique fait fondre la glace présente sur notre planète et fait s’élever le niveau des océans.

Selon une nouvelle étude publiée dans Nature Climate Change, le niveau des océans a augmenté 50% plus vite en 2014 qu’en 1993. Les eaux de fonte de la calotte de glace du Groenland contribuent maintenant pour 25% à l’augmentation totale du niveau de la mer, contre seulement cinq pour cent il y a 20 ans.
Ces chiffres viennent renforcer l’inquiétude des scientifiques selon lesquels le niveau moyen des océans s’élève plus rapidement que prévu il y a quelques années, avec des conséquences potentiellement dévastatrices. Des centaines de millions de personnes dans le monde vivent dans des deltas particulièrement vulnérables. Les principales villes côtières sont également menacées, alors que certains petits états insulaires anticipent déjà le jour où leurs territoires seront inondés et ne seront donc plus habitables.
Le Groenland à lui seul contient assez d’eau sous forme de glace pour faire s’élever le niveau des océans d’environ sept mètres, bien que les experts ne soient pas d’accord sur le seuil de réchauffement climatique susceptible d’entraîner une fonte irréversible, et combien de temps prendrait cette fonte une fois le processus déclenché. La plupart des scientifiques s’attendent à ce que la hausse totale soit bien supérieure à un mètre d’ici la fin du siècle.
La nouvelle étude prend en compte pour la première fois deux mesures distinctes de l’élévation du niveau de la mer:
La première de ces mesures examine un à un trois facteurs contribuant à la hausse du niveau des océans: l’expansion des océans en raison du réchauffement climatique, les variations de quantité d’eau stockée sur terre, la perte de glace terrestre au niveau des glaciers et des calottes du Groenland et de l’Antarctique.
La seconde mesure s’appuie sur l’altimétrie satellitaire qui mesure depuis l’espace les hauteurs à la surface de la Terre. La technique mesure le temps mis par une impulsion radar pour se déplacer depuis une antenne satellite jusqu’à la surface, puis le temps mis pour revenir vers un récepteur satellitaire. Jusqu’à présent, les données altimétriques montraient peu de changements dans le niveau de la mer au cours des deux dernières décennies, même si d’autres mesures laissaient entendre que les océans connaissaient des profondeurs plus importantes.
Dans l’ensemble, le rythme de hausse moyenne des océans à l’échelle de la planète est passé d’environ 2,2 millimètres par an en 1993, à 3,3 millimètres par an deux décennies plus tard. Au début des années 1990, l’expansion thermique représentait 50 pour cent des millimètres ajoutés. Deux décennies plus tard, ce chiffre n’était que de 30 pour cent.
Les scientifiques font preuve d’une certaine prudence pour interpréter les résultats, mais ils confirment que la dernière étude tire une nouvelle fois la sonnette d’alarme. Il y a de fortes chances pour que l’élévation du niveau de la mer se poursuive pendant plusieurs siècles, même après que le réchauffement climatique aura cessé.
Source: Agence France Presse (AFP).

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According to a new study published in Nature Climate Change, ocean levels rose 50 percent faster in 2014 than in 1993, with meltwater from the Greenland ice sheet now supplying 25 percent of total sea level increase compared with just five percent 20 years earlier.

The findings add to growing concern among scientists that the global watermark is climbing more rapidly than forecast only a few years ago, with potentially devastating consequences.

Hundreds of millions of people around the world live in low-lying deltas that are vulnerable. Major coastal cities are also threatened, while some small island states are already laying plans for the day their drowning nations will no longer be livable.

Greenland alone contains enough frozen water to lift oceans by about seven metres, though experts disagree on the global warming threshold for irreversible melting, and how long that would take once set in motion. Most scientists now expect total rise to be well over a metre by the end of the century.

The new study reconciles for the first time two distinct measurements of sea level rise :

The first looked one-by-one at three contributions: ocean expansion due to warming, changes in the amount of water stored on land, and loss of land-based ice from glaciers and ice sheets in Greenland and Antarctica.

The second was from satellite altimetry, which gauges heights on the Earth’s surface from space. The technique measures the time taken by a radar pulse to travel from a satellite antenna to the surface, and then back to a satellite receiver. Up to now, altimetry data showed little change in sea levels over the last two decades, even if other measurements left little doubt that oceans were measurably deepening.

Overall, the pace of global average sea level rise went up from about 2.2 millimetres a year in 1993, to 3.3 millimetres a year two decades later. In the early 1990s, thermal expansion accounted for fully half of the added millimetres. Two decades later, that figure was only 30 percent.

Scientists urge caution in interpreting the results but the study should sound an alarm. This is a major warning about the dangers of a sea level rise that will continue for many centuries, even after global warming is stopped.

Source: Agence France Presse (AFP).

Vue de la calotte glaciaire du Groenland (Photo: C. Grandpey)

 

Navires pollueurs: Une menace pour l’Arctique et la santé // Polluting ships: A threat to the Arctic and human health

Avec la fonte de la glace de mer suite au réchauffement climatique, de nouvelles voies de circulation maritime sont en train de s’ouvrir dans l’Arctique, en particulier les célèbres passages du Nord-Ouest et du Nord-Est. Accessibles à certaines périodes de l’année, ils sont déjà empruntés à des fins commerciales car ils réduisent considérablement le temps de transports des denrées. Les bateaux de croisière profiteront eux aussi de cette ouverture pour transporter les touristes dans les eaux arctiques. (Voir ma note du 26 novembre 2016)

Les écologistes ont déjà tiré à plusieurs reprises la sonnette d’alarme car, encas de problème, une marée noire souillerait inévitablement cette région du monde. Ce danger vient, bien sûr, s’ajouter aux risques induits par l’exploitation des ressources pétrolières et gazières de cette région.

S’agissant des navires, la pollution ne concerne pas seulement la mer. La pollution de l’air n’est pas en reste. Il faut savoir qu’un bateau de croisière peut émettre en une journée autant de particules fines et de dioxyde d’azote qu’un million de voitures. C’est le terrible constat que dresse une enquête diffusée sur la chaîne britannique Channel 4 et relayée BFMTV en France.
Selon les auteurs de l’enquête qui se sont focalisés sur les navires du plus grand opérateur de croisières en Grande-Bretagne, le niveau de pollution enregistré sur le pont de certains paquebots est parfois pire que dans les villes les plus polluées du monde.  .
Le reportage  pour l’émission « Dispatches » souligne que si un bateau peut a lui seul émettre en une journée autant de particules fines qu’un million de voitures réunies, 33 paquebots de croisière produisent, eux, autant de pollution que toutes les voitures en services au Royaume-Uni.

La pollution des navires de croisière – mais aussi des navires commerciaux – est causée par le fioul lourd utilisé comme combustible dans les navires et qui, en se consumant, rejette du soufre et des particules fines. On a estimé que le fioul lourd des navires possède une teneur en soufre plus de 3 500 fois supérieure à celle du diesel des voitures. Le constat n’est pas nouveau. En 2015, deux ONG, dont la fédération France Nature Environnement (FNE), affirmaient que les bateaux de croisière sont un fléau pour la qualité de l’air, y compris lorsqu’ils sont à l’arrêt. Même à quai, les moteurs des navires continuent de tourner pour alimenter en électricité les cuisines, les restaurants, les salles de loisirs ou l’air conditionné.
L’impact sanitaire du fioul lourd est considérable. Il peut à long terme engendrer des maladies respiratoires, des décès prématurés ou des cancers des poumons. Selon un médecin interviewé dans l’émission de Channel 4, une exposition de courte durée peut causer des problèmes respiratoires, notamment chez les personnes asthmatiques ou celles souffrant de maladies cardiovasculaires. Selon l’ONG Transport and Environment, environ 50 000 morts prématurées en Europe sont imputables à la pollution atmosphérique maritime.

Source : Orange, Channel 4, BFMTV.

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With the melting of sea ice as a result of global warming, new shipping lanes are opening in the Arctic, especially the famous Northwest and North-East Passages. Accessible at certain times of the year, they are already used for commercial purposes becausethey considerably reduce the shipping time of  commodities. Cruise ships will also benefit from their opening to transport tourists into the Arctic waters. (See my note of 26 November 2016)
Environmentalistss have already repeatedly sounded the alarm because, in case of problem, an oil spill would inevitably spoil this region of the world. This danger, of course, adds to the risks posed by the exploitation of oil and gas resources of this region.
As far as ships are concerned, pollution does not only concern the sea. Air pollution should not be left aside. A cruise ship can emit as many fine particules and nitrogen dioxide in one day as a million cars. It is the terrible observation of a survey disclosed on the British TV Channel 4 and relayed by BFMTV in France.
According to the survey’s authors who focused on the ships managed vy Britain’s largest cruise operator, the level of pollution recorded on the decks of some ships is sometimes worse than in the most polluted cities of the world. .
The report for the TV program « Dispatches » emphasizes that if a ship can emit as many fine particles as one million cars in a single day, 33 cruise ships produce as much pollution as all the cars in use in the United Kingdom.
The pollution of cruise ships – but also of commercial ships – is caused by the heavy fuel oil burnt in the ships and whose combustion emits sulphur and fine particles. It has been estimated that the heavy fuel oil of ships has a sulphur content more than 3,500 times that of diesel cars. The observation is not new. In 2015, two NGOs, including France Nature Environnement (FNE), claimed that cruise ships are a scourge for air quality, even when they are idling in a port. Even at docks, ships’ engines continue to run to power kitchens, restaurants, recreation rooms or air-conditioning.
The health impact of heavy fuel oil is considerable. In the long term, it can lead to respiratory diseases, premature deaths or lung cancers. According to a doctor interviewed on the Channel 4 program, short-term exposure can cause respiratory problems, especially among people with asthma or those with cardiovascular diseases. According to the NGO Transport and Environment, about 50,000 premature deaths in Europe are attributable to maritime air pollution.
Source: Orange, Channel 4, BFMTV.

Passage du nord-ouest (Source: Wikipedia)

Le passage du nord-est (en rouge) réduit considérablement le temps de transport des marchandises entre l’Orient et l’Occident (Source: Wikipedia)