La fonte du permafrost et ses conséquences // The melting of permafrost and its consequences

Dans une rubrique consacrée à l’environnement, la chaîne de radio France Info explique que dans les régions les plus froides du globe, « d’étranges bulles constellent la surface des lacs. » Ces bulles sont composées de méthane issu de la décomposition des plantes. Ce phénomène est une conséquence du réchauffement climatique. En effet, avec la hausse des températures, les terres entourant les lacs, habituellement gelées, finissent par fondre. Cette matière organique libère alors du dioxyde de carbone et du méthane qui sont des gaz à effet de serre. L’article de France Info précise que selon une étude, si la température mondiale gagnait 1°C, jusqu’à 20 % de méthane supplémentaire pourrait être libéré dans l’atmosphère.

Cet article est à relié, de manière plus globale à la fonte du permafrost – ou pergélisol – dans l’Arctique. J’explique le phénomène et ses conséquences dans un chapitre de mon livre « Glaciers en péril ».

En même temps que le sol dégèle, même si ce n’est qu’une partie de l’année, les micro-organismes qui y vivent commencent à se décomposer et à libérer leur carbone sous forme de dioxyde de carbone ou de méthane. On a estimé que le pergélisol arctique contient environ deux fois plus de carbone que toute l’atmosphère planétaire car les régions arctiques l’ont lentement stocké pendant de longues périodes de temps. La quantité de carbone que le pergélisol est capable d’émettre reste du domaine de l’incertitude. Toutefois, étant donné les connaissances scientifiques actuelles, le niveau pourrait facilement dépasser 100 gigatonnes d’ici la fin du siècle.

En Russie, les scientifiques mettent en garde contre la menace d’explosions de méthane, aussi soudaines que spectaculaires qui pourraient créer de nouveaux cratères géants dans le nord de la Sibérie.
Beaucoup plus grave, à cause du dégel du permafrost des bactéries prisonnières de la glace peuvent être libérées et provoquer des épidémies. C’est ce qui s’est produit en 2016 en Sibérie avec un début d’épidémie d’anthrax, appelée communément maladie du charbon. Cette épidémie, la première depuis 1941, a entraîné la mort de près de 2.400 rennes et d’un enfant de 12 ans. 72 personnes, dont au moins 13 nomades qui vivent avec les rennes, ont été hospitalisées. La maladie se transmet de l’animal à l’homme, mais pas d’un homme à un autre.

La bactérie responsable de l’anthrax se serait réactivée à partir de la carcasse d’un renne mort dans l’épidémie d’il y a 75 ans. Prise dans la glace du permafrost, la chair de l’animal aurait dégelé avec la fonte de la surface du sol, ce qui a réveillé la bactérie et provoqué une épidémie parmi des troupeaux de rennes. Les scientifiques redoutent qu’avec la fonte du permafrost des vecteurs de maladies mortelles des 18ème  et 19ème siècles réapparaissent, en particulier près des cimetières où les victimes de ces maladies ont été enterrées.

Source : France Info, The Siberian Times.

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In a section devoted to the environment, the French radio France Info explains that in the coldest regions of the globe, « strange bubbles mark the surface of lakes. These bubbles are composed of methane from the decomposition of plants. This phenomenon is a consequence of global warming. Indeed, with rising temperatures, the lands around the lakes, usually frozen, eventually melt. This organic material then releases carbon dioxide and methane, which are greenhouse gases. The France Info article states that, according to a study, if the global temperature gained 1°C, up to 20% of additional methane could be released into the atmosphere.
This article is related, more generally, to the melting of permafrost in the Arctic. I explain the phenomenon and its consequences in a chapter of my book « Glaciers en Péril« .
At the same time that the soil thaws, even if it is only part of the year, the micro-organisms that live in it begin to decompose and release their carbon in the form of carbon dioxide or methane. It has been estimated that Arctic permafrost contains about twice as much carbon as the entire planet’s atmosphere because Arctic regions have slowly stored it for long periods of time. The amount of carbon that permafrost is able to emit remains the domain of uncertainty. However, given current scientific knowledge, the level could easily exceed 100 gigatonnes by the end of the century.
In Russia, scientists warn of the threat of methane explosions, as sudden as spectacular, that could create new giant craters in northern Siberia.
Much more serious, because of the thawing of permafrost, bacteria trapped in ice can be released and cause epidemics. This is what happened in 2016 in Siberia with an outbreak of anthrax. This epidemic, the first since 1941, has resulted in the death of nearly 2,400 reindeer and a 12-year-old child. 72 people, including at least 13 nomads who live with the reindeer, were hospitalized. The disease is transmitted from animal to man, but not from one man to another.
The anthrax bacteria is said to have reactivated from the carcass of a dead reindeer that died during a 75-year-old epidemic. In the permafrost ice, the animal’s flesh thawed with the melting of the soil surface, waking up the bacteria and causing an epidemic among reindeer herds. Scientists fear that with the melting of permafrost vectors of deadly diseases of the 18th and 19th centuries might reappear, especially near the cemeteries where the victims of these diseases were buried.
Source: France Info, The Siberian Times.

Le permafrost occupe une grande partie de la toundra (Photo: C. Grandpey)

Volcan de boue au Guatemala // Mud volcano in Guatemala

On peut regarder sur YouTube un clip réalisé le 13 janvier 2019 à Santa Rosa, dans le sud du Guatemala. On y voit un cratère renfermant une mare de boue très active. Il est apparu dans un lagon très fréquenté par les touristes. La vidéo montre plusieurs personnes autour du cratère d’où s’échappe également du gaz. Les autorités étudient actuellement le cratère pour savoir s’il fait partie d’une nouvelle activité volcanique susceptible d’affecter le tourisme dans la région.
Les volcans de boue – parfois appelés marmites du diable – sont assez répandus dans les régions volcaniques. La boue se forme principalement lorsque l’eau, qui a été chauffée sous terre, commence à se mélanger avec des matériaux. Ces derniers sont ensuite poussés vers la surface par la pression de gaz en empruntant généralement une faille ou une fracture géologique. La température de la boue atteint généralement une centaine de degrés. C’est la température que j’avais mesurée dans des volcans de boue en aval de la Dragon’s Mouth à Yellowstone il y a quelques années. Le gaz émis est principalement du méthane, ce qui explique les explosions qui peuvent se produire sur les sites. De telles explosions ont été observées le 11 août 2008 dans les Maccalube di Aragona en Sicile. Elles ont tué deux enfants en septembre 2014.
Voici une vidéo du volcan de boue au Guatemala:

https://www.msn.com/en-au/video/lifestyle/guatemalan-authorities-investigate-new-volcanic-crater-in-tourist-hot-spot-lagoon/vp-BBSdrVk?fbclid=IwAR3ei6yX5dqcxEQToZ44Vm0Qb9SGVd36eJ9abbMlAFLOpk9VGMvQssvU3Ro

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One can watch on YouTube a clip that was captured on January 13th, 2019 in Santa Rosa, southern Guatemala. It shows a crater with a very active mud pool that has appeared in a lagoon popular for tourists. The footage shows a crowd watching the crater spewing mud and gas up into the air. Authorities are investigating if the crater could be part of a new volcano activity that could affect tourism in the area.

Mud volcanoes – sometimes called devil’s caldron – are fairly common in volcanic areas. The mud is mostly formed as hot water, which has been heated deep below the Earth’s surface, begins to mix and blend with subterranean mineral deposits. This material is then forced upwards under the pressure of gases through a geological fault or fissure. The temperature of the mud usually reaches about 100°C. This was the temperature I measured near Dragon’s Mouth at Yellowstone a few years ago. Most of the gas released from mud cauldrons is methane, which accounts for the explosions that may occur on the sites. Such explosions were observed on August 11th, 2008 at the Maccalube di Aragona in Sicily. They killed two children in September 2014.

Here is a video of the mud caldron in Guatemala:

https://www.msn.com/en-au/video/lifestyle/guatemalan-authorities-investigate-new-volcanic-crater-in-tourist-hot-spot-lagoon/vp-BBSdrVk?fbclid=IwAR3ei6yX5dqcxEQToZ44Vm0Qb9SGVd36eJ9abbMlAFLOpk9VGMvQssvU3Ro

Volcan de boue sur le site des Maccalube di Aragona (Sicile)

« Marmite du diable » à Namaskard (Islande)

[Photos: C. Grandpey]

Fonte du permafrost et son effet sur le budget carbone // Permafrost melting and its effect on the carbon budget

Une nouvelle étude publiée dans Nature Geoscience  a évalué l’impact de la fonte du permafrost sur les budgets d’émission de CO2 alors que le monde semble se rapprocher plus vite que prévu du dépassement des objectifs de l’Accord de Paris sur le climat.

Le pergélisol, ou permafrost, occupe une grande partie du Groenland, de l’Alaska, du Canada et de la Russie. Au total, il couvre un cinquième des terres émergées de la planète. Le permafrost contient du carbone qui s’est accumulé dans le sol pendant des dizaines, voire des centaines de milliers d’années. Jusqu’à présent, le sol gelé en permanence avait retenu ce carbone qui représente trois à sept fois la quantité de carbone retenue dans les forêts tropicales. Le problème à l’heure actuelle, c’est que la couche supérieure du pergélisol dégèle périodiquement en été, avec une accélération du phénomène liée à l’augmentation des températures.

La dernière étude montre comment le réchauffement climatique, en favorisant le dégagement de carbone du pergélisol, diminue  la quantité de CO2 que l’humanité peut se permettre d’émettre. Bien que le rapport le plus récent du GIEC ait reconnu que le pergélisol se réchauffait, les modèles climatiques n’ont pas pris en compte ces émissions lors des projections climatiques.

L’intérêt de la nouvelle étude est d’affirmer que le risque sera encore plus important si les objectifs d’émissions sont dépassés, même ponctuellement. L’Accord de Paris reconnaît explicitement une trajectoire de dépassement, culminant d’abord sous les 2°C, et avec des efforts par la suite pour revenir à 1,5°C. Le problème avec cette stratégie, c’est que, pendant la période de dépassement, la hausse des températures provoquera un dégel du pergélisol. Cela entraînera la libération d’un surplus de carbone qui devra être éliminé de l’atmosphère pour que la température mondiale diminue.

Les budgets d’émission sont définis comme la quantité cumulée d’émissions anthropiques de CO2 compatibles avec une cible de changement de température globale, en l’occurrence 1,5 et 2°C. Inclure les émissions du dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) sur les budgets d’émission par dégel du pergélisol change la donne.

Il est difficile pour les scientifiques de déterminer les proportions relatives des émissions de dioxyde de carbone et de méthane qui pourraient résulter du dégel du pergélisol à grande échelle. La contribution spécifique des émissions de CH4 représente 5 à 35% de l’effet total du pergélisol en fonction de la température cible et du parcours pour atteindre l’objectif. Dans les scénarios de dépassement, le CH4 joue un rôle moins important, car la cible est atteinte plus tard et le CH4 est un gaz à effet de serre à durée de vie relativement courte.

Le rythme actuel d’émissions est de 10 GtC par an ou 40 GtC02. Une libération de 150 GtCO2 due au permafrost reviendrait à réduire le budget de 4 années. Le pergélisol dégèle déjà à certains endroits et si le problème se propage, les scientifiques craignent que le réchauffement climatique ne s’emballe, davantage de dégel favorisant encore plus de hausse des températures…

Il y a aussi de grandes incertitudes quand à l’effet à long terme du permafrost, c’est à dire pour les siècles à venir. Au final, le réchauffement de la planète dû au dégel du pergélisol dépendra de la quantité de carbone libérée, de sa rapidité et de sa forme sous forme de CO2 ou de méthane. L’impact pourrait être beaucoup plus important après 2100 en fonction des scénarios d’émissions.

Source : Nature Geoscience.

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A new study published in Nature Geoscience has assessed the impact of permafrost melting on CO2 emission budgets. The world seems to be moving faster than expected to exceed the objectives of the Paris Agreement on Climate Change.
Permafrost covers a large part of Greenland, Alaska, Canada and Russia. In total, it spreads over one-fifth of the earth’s land surface. The permafrost contains carbon that has accumulated in the soil for tens or even hundreds of thousands of years. So far, the permanently frozen ground has avoided the release of this carbon which is three to seven times the amount of carbon retained in tropical forests. The problem at present is that the upper permafrost layer thaws periodically in summer, with an acceleration of the phenomenon related to the increase in temperatures.
The latest study shows how global warming, by promoting the release of carbon from the permafrost, reduces the amount of CO2 that humans can afford to emit. Although the most recent IPCC report acknowledged that permafrost was melting, its climate models did not take these emissions into account in climate projections.
The interest of the new study is to show that the risk will be even greater if the emission targets are exceeded, even punctually. The Paris Agreement explicitly admitted an excess path, culminating first below 2°C and then continuing efforts to return to 1.5°C. The problem with this strategy is that, during the exceedance period, rising temperatures will cause the thawing of permafrost carbon. This will result in the release of a surplus of carbon that will have to be removed from the atmosphere in order to reduce the global temperature.
Emission budgets are defined as the cumulative amount of anthropogenic CO2 emissions that are compatible with an overall temperature change target of 1.5 and 2°C. Including emissions of carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) caused by the thawing of permafrost in emission budgets is a game changer.
It is difficult for scientists to determine the relative proportions of carbon dioxide and methane emissions that could result from large-scale permafrost thaw. The specific contribution of CH4 emissions accounts for 5 to 35% of the total effect of permafrost depending on the target temperature and route to achieve the goal. In exceedance scenarios, CH4 plays a less important role because the target is reached later and CH4 is a relatively short-lived greenhouse gas.
The current rate of emissions is 10 GtC per year, or 40 GtCO2. A release of 150 GtCO2 due to permafrost would reduce the budget by 4 years. Permafrost is already thawing in some places and if the problem is spreading, scientists are worried that global warming will get worse, with more thaw to further increase temperatures …
There is also a great uncertainty about the long-term effect of permafrost, ie for centuries to come. This is because in the end, global warming due to permafrost thaw will depend on the amount of carbon released, its speed and its form in the form of CO2 or methane. The impact could be much larger after 2100 depending on the emissions scenarios.
Source: Nature Geoscience.

Carte montrant l’étendue du permafrost dans l’Arctique

(Source: National Snow and Ice data Center)

 

J’ai attiré l’attention sur les conséquences de la fonte du permafrost dans un chapitre de mon dernier livre « Glaciers en péril » que l’on peut se procurer en me contactant directement par mail: grandpeyc@club-internet.fr

La fonte du permafrost (2ème partie) // Permafrost thawing (Part two)

Voici ce qui se passe lors de la fonte du permafrost: La ‘couche active’ du sol qui se trouve au-dessus du permafrost dégèle chaque été et entretient la végétation. Cette couche libère du carbone à partir des racines des plantes qui émettent du CO2 et à partir des microbes dans le sol. Certains microbes décomposent les matières organiques en CO2. D’autres produisent du méthane lorsque les conditions sont anaérobies, autrement dit lorsque le sol est saturé d’eau ou qu’il n’y a pas d’oxygène. Le méthane est 20 à 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour exacerber le réchauffement climatique, mais il reste dans l’atmosphère moins longtemps.
À mesure que le permafrost fond, la couche active du sol s’épaissit. Les microbes deviennent actifs et les racines des plantes peuvent s’enfoncer davantage, entraînant la production de plus de CO2. La quantité de méthane générée dépend de la saturation du sol.
Les scientifiques ignorent quelles sont les proportions relatives de dioxyde de carbone et de méthane pouvant découler du dégel à grande échelle du permafrost, car cela ne s’est jamais produit de toute l’histoire de l’humanité. Cependant, les recherches sur la couche supérieure de la toundra suggèrent que les émissions moyennes de CO2 sont environ 50 fois plus élevées que celles de méthane. En outre, nous savons que, chaque fois que le sol se réchauffe de 10 degrés Celsius, les émissions de CO2 doublent.
Une étude effectuée en 2017 a estimé que si la température de notre planète dépassait de 1,5°C le niveau de 1861, la fonte du permafrost pourrait libérer de 68 à 508 gigatonnes de carbone. Ce carbone augmenterait à lui seul les températures globales de 0,13 à 1,69°C d’ici 2300. Comme la hausse des températures se situe déjà à 1,5°C au-dessus du niveau préindustriel, ce réchauffement supplémentaire pourrait avoir des effets catastrophiques sur le changement climatique.
Bien qu’un Arctique plus chaud puisse supporter plus de plantes et que les plantes absorbent le dioxyde de carbone par la photosynthèse, ces nouvelles plantes ne devraient compenser que 20% environ des émissions de carbone du permafrost.
De nombreux scientifiques craignent que le dégel du permafrost soit un point critique qui déclenche un cycle irréversible: lorsque le pergélisol libère le carbone sous forme de CO2 ou de méthane, il accélère le réchauffement, ce qui accélère le dégel du permafrost et ainsi de suite. Les hommes ne pourront rien faire pour arrêter ce cycle infernal. Les régions où le permafrost est gelé toute l’année se déplacent déjà vers le nord; et dans certaines régions, la toundra gèle plus tard à l’automne, ce qui laisse plus de temps aux microbes pour décomposer la matière organique et aux plantes pour respirer.

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Here is what happens when permafrost is thawing:  The ‘active layer’ of soil on top of the permafrost thaws each summer and can sustain plant life. This layer releases carbon from the roots of plants that respire out CO2, and from microbes in the soil. Some microbes break down the organic matter into CO2. Others produce methane instead, when conditions are anaerobic, on other words when the soil is saturated with water or no oxygen is available. Methane is 20 to 30 times more potent than carbon dioxide at exacerbating global warming, but it remains in the atmosphere for less time.

As permafrost thaws, the active layer deepens. The microbes become active and plant roots can penetrate further down, resulting in the production of more CO2. The amount of methane generated depends on how saturated the ground is.

Scientists don’t know the relative proportions of carbon dioxide and methane emissions that might result from largescale thawing permafrost because this has never happened in human history. However, research on the upper layer of the tundra suggests that the average CO2 emissions are about 50 times higher than those of methane. Besides, we know that for every 10 degrees Celsius that the soil warms up, the emission of CO2 will double.

A 2017 study estimated that if global temperatures rise 1.5˚C above 1861 levels, thawing permafrost could release 68 to 508 gigatons of carbon. This carbon alone would increase global temperatures 0.13 to1.69˚C by 2300. Since we may have already locked in 1.5˚C of warming above pre-industrial levels, this amount of additional warming could result in catastrophic impacts of climate change.

Although a warmer Arctic could support more plants, and plants absorb carbon dioxide through photosynthesis, the new growth is projected to offset only about 20 percent of the permafrost’s carbon release.

Many scientists are concerned that thawing permafrost could be a tipping point that triggers an irreversible cycle: When permafrost releases its carbon as CO2 or methane, it will accelerate warming, which will then precipitate more permafrost thaw, and so on. There will be nothing humans can do to stop it. The regions where permafrost is frozen year-round are already shifting northwards; and in some areas, the tundra now freezes later in the fall, allowing more time for microbes to decompose organic matter and for plants to breathe.

Photos: C. Grandpey

Du méthane sous le Katla (Islande) // Methane beneath Katla Volcano (Iceland)

Le méthane (CH4) est un gaz à effet de serre beaucoup plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2). Il inquiète de plus en plus les environnementalistes car il contribue au changement climatique. Comme je l’ai expliqué dans plusieurs articles, dans les régions arctiques, le méthane est emprisonné dans le pergélisol. Avec la hausse globale des températures, le sol dégèle et libère ce gaz, ce qui contribue au réchauffement de la planète.
Une étude récente publiée dans la revue Scientific Reports a fait de nouvelles révélations inquiétantes. En effet, le Sólheimajökull, un glacier islandais connecté au volcan Katla, l’un des plus actifs du pays, rejette d’énormes quantités de méthane. Les chercheurs ont découvert que pendant les mois d’été il laisse échapper quotidiennement jusqu’à 41 tonnes de méthane par l’intermédiaire des eaux de fonte du glacier. L’étude est la première à montrer que le méthane est rejeté en aussi grande quantité par les glaciers.
L’identification et la compréhension des sources de méthane non reconnues jusqu’à maintenant, dans des secteurs comme les glaciers, sont très importantes pour la modélisation du changement climatique. Si le volcan et le glacier islandais sont représentatifs d’autres systèmes similaires, cela signifie que des volumes de méthane non encore comptabilisés s’échappent dans l’atmosphère. Il devient de plus en plus évident que de vastes zones d’activité géothermale sous les immenses calottes glaciaires de l’Antarctique et du Groenland produisent probablement de grandes quantités de méthane.
L’équipe scientifique a prélevé des échantillons d’eau accumulée devant le front du glacier pour mesurer les concentrations de méthane. Les chercheurs ont constaté que, par rapport aux autres rivières et sédiments de la région, les niveaux de ce gaz étaient beaucoup plus élevés sur le Sólheimajökull. Les plus fortes concentrations se trouvent au point où la rivière émerge sous le glacier. Une analyse plus poussée a permis aux chercheurs de trouver la source exacte du méthane: il provient de l’activité microbiologique sur le soubassement du glaciers. Lorsque le méthane entre en contact avec l’oxygène, il se combine normalement pour former du dioxyde de carbone. Cependant, s’agissant du Sólheimajökull, lorsque l’eau de fonte atteint le soubassement du glacier, elle entre en contact avec les gaz du volcan. Ces gaz réduisent la teneur en oxygène de l’eau, permettant ainsi au méthane produit d’être dissous et transporté à l’extérieur du glacier.
Les scientifiques estiment que le volcan fournit les conditions nécessaires au développement des microbes et à la libération du méthane dans l’eau de fonte. En d’autres termes, la chaleur géothermale transforme le volcan en un incubateur géant.
Les chercheurs ont conclu, suite aux observations sur le Sólheimajökull et le Katla, que de nombreux autres volcans actifs recouverts de glace produisaient probablement du méthane de la même manière. Ils espèrent maintenant conduire des recherches semblables au Groenland ou en Antarctique. Si de grandes zones géothermales situées sous ces inlandsis produisent du méthane comme en Islande, et si le réchauffement climatique se poursuit à son rythme actuel, les conséquences pourraient être préoccupantes. Des quantités d’eau de fonte de plus en plus importantes vont atteindre le soubassement des glaciers. Cela favorisera une plus grande connectivité avec les zones volcaniques et géothermales enfouies sous la glace. Si une zone géothermale est reliée à un système hydrologique, cela signifie que le méthane peut s’échapper dans l’atmosphère au lieu d’être piégé sous la glace.
Source: Newsweek.

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Methane (CH4) is a greenhouse gas far more potent than carbon dioxide (CO2). It is becoming of increasing concern because of its potential to contribute to climate change. As I explained in several posts, in Arctic regions, methane is locked up in permafrost. As global temperatures increase, the soil thaws and methane is released, contributing to further warming.

A recent study published in Scientific Reports has made more worrying revelations. Indeed, huge amounts of methane are being released from Sólheimajökull, an Icelandic glacier connected to Katla, one of the country’s most active volcanoes. Researchers found that up to 41 tonnes of methane are released through meltwater from the glacier every day over the summer months. The study is the first to show methane is released from glaciers on such a large scale.

Identifying and understanding previously unrecognized sources of methane, like on glaciers, is very important to climate change models. If this volcano and glacier are representative of other similar systems, it could mean masses of previously unaccounted methane are being released into the atmosphere. There is increasing evidence for large zones of geothermal activity beneath the world’s biggest ice sheets in Antarctica and Greenland, so there could be a large amount of methane being produced there.

The team took water samples from the edge of the lake in front of the glacier to measure the concentrations of methane. They found that compared to other nearby rivers and sediments, the levels were far higher. The highest concentrations of methane were at the point where the river emerges from beneath the glacier. Further analysis allowed the researchers to find the exact sources of the methane: it was produced by microbiological activity on the glacier bed. When methane comes into contact with oxygen it normally combines to form carbon dioxide. However, at Sólheimajökull, when the meltwater reaches the bed of the glacier it comes into contact with gasses from the volcano. These gases lower the oxygen content in the water, allowing the methane produced to be dissolved and transported out of the glacier.

The ssientists believe that the volcano provides the conditions necessary for microbes to thrive and release methane into the meltwater. In other words, the geothermal heat turns the volcano into a giant incubator.

Researchers say that while the study only focuses on Sólheimajökull and Katla, there are many other ice-covered active volcanoes that could produce methane in a similar way. The team now hopes to carry out similar research in Greenland or Antarctica. If large geothermal areas beneath these ice sheets produce methane like in Iceland, and if global warming continues at its current rate, the consequences could be concerning. The increased amount of meltwater produced in a warming world will access the bed of the glacier. This may encourage greater connectivity with volcanic and geothermal areas buried beneath the ice. A hydrologically connected geothermal area means the methane can escape to the atmosphere rather than being trapped beneath the ice.

Source : Newsweek.

Eau de fonte du Sólheimajökull (Photo: C. Grandpey)

Kilauea (Hawaii): Le point sur l’éruption // Latest news

07h00 (heure française): L’éruption se poursuit le long de la Lower East Rift Zone. Le HVO s’attendait à ce qu’une nouvelle coulée de lave entre dans l’océan à l’est de MacKenzie State park dans la soirée du 23 mai (heure locale). La position de la lave près de la centrale géothermique Puna Geothermal Venture reste stable. Des équipes contrôlent le SO2 et le H2S dans la zone.
Les flammes bleues produites par le méthane en train de brûler sont le dernier phénomène naturel observé sur le site de l’éruption. Les photos de nuit et une vidéo (voir ci-dessous) publiées par l’USGS montrent les flammes qui jaillissent des fractures dans les Leilani  Estates. Le méthane s’enflamme lorsque la lave brûle la végétation. Le gaz s’infiltre dans le sol et suit les fractures existantes, parfois à plusieurs mètres de la lave. Il peut également provoquer des explosions quand il s’enflamme sous terre. Ces explosions peuvent projeter des blocs à plusieurs dizaines de mètres.
Une vidéo spectaculaire publiée par l’USGS montre les flammes bleues du méthane en train de brûler avec les flammes rouges de la végétation à l’arrière-plan.
https://youtu.be/Gqu2QYEnEFY

Source ; USGS / HVO.

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11 heures (heure française) : Voici le texte du dernier rapport du HVO sur l’éruption du Kilauea. Il a été publié le mercredi 23 mai 2018 à 22h46 (heure locale):
Les émissions de lave et la fracturation du sol se poursuivent dans les subdivisions des Leilani Estates et des Lanipuna Gardens. La partie centrale du système de fractures continue de produire l’activité éruptive la plus intense. Les fontaines de lave qui sortent de la fracture n° 22 alimentent une coulée unique qui atteint la côte juste au nord du MacKenzie State Park. Le point d’entrée dans l’océan a tendance à se déplacer vers l’ouest. Les fontaines de lave des fractures 5, 6, 13 et 19 continuent d’alimenter une coulée vers le sud ; elle longe le flanc ouest des coulées en provenance de la fracture n° 22 qui ont atteint l’océan en fin d’après-midi. Il y a maintenant deux points d’entrée de la lave dans l’océan où se produisent parfois de petites explosions. Les émissions de gaz restent très élevées aux abords des fractures.
Au sommet du Kilauea, de petites émissions de cendre en provenance de l’Overlook Crater se produisent fréquemment tout au long de la journée. Une explosion à 18h44 a généré un panache qui a atteint 2 100 mètres d’altitude. Le nuage ne contenait pas beaucoup de cendre et il s’est dispersé rapidement. La sismicité reste modérée dans la zone sommitale, tout comme la déflation. A 17h12 le 23 mai, la zone sommitale a été secouée par un séisme de M3,5 dont l’hypocentre a été localisé à environ 1,1 km en dessous de la caldeira. De nombreuses répliques ont suivi pendant environ une heure et demie..

Source: HVO.

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20 heures (heure française) : La partie centrale du système de fractures continue à montrer l’activité éruptive la plus intense de la Lower East Rift Zone. Les zones de fractures 2, 7, 8, ainsi que 3, 14, 21 se sont réactivées et émettent des projections. Les signaux intermittents délivrés par les capteurs installés à proximité des deux entrées de lave dans l’océan tendent à montrer qu’elles restent actives. Les émissions de gaz restent abondantes à proximité des fractures.

La webcam de l’USGS propose une excellente image de l’éruption (voir ci-dessous). La caméra est installée près de Kapoho dans la Lower East Rift Zone et est orientée vers le sud-ouest. On distingue la fracture n° 15 à gauche de l’image et la fracture n° 10 vers le centre. On se rend compte que les fontaines de lave ont toujours très actives. On remarquera aussi le volumineux panache de fumée et de gaz qui s’échappe du site éruptif.

Source: USGS / HVO.

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7:00 a.m. (French time): The eruption continues along the Lower East Rift Zone. A new lava flow was expected by HVO to enter the ocean east of MacKenzie State Park in the evening of May 23rd (local time). The lava situation near the Puna Geothermal Venture plant remains stable. Crews are monitoring the area for SO2 and H2S.

Blue flames from burning methane are the latest natural phenomena being observed at the eruption site. Nighttime photos and a video (see below) released by USGS show the flames spouting from cracks in the pavement in the Leilani Estates. The volcano produces methane when hot lava buries and burns plants and trees. The methane gas will seep through the ground and follow cracks that are already existing, several metres away from the lava. It can also cause explosions when it is ignited while trapped underground. These blasts can toss blocks several tens of metres away.

A dramatic video released by USGS shows the blue flames of the burning methanes with the red flames of the burning vegetation in the background.

https://youtu.be/Gqu2QYEnEFY

Source : USGS / HVO.

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11:00 a.m. (French time):  Here is the text of HVO’s latest report about the current Kilauea eruption. It was released on Wednesday, May 23rd, 2018, at 10:46 p.m. (local time):

Eruption of lava and ground cracking continue in the subdivisions of the Leilani Estates and Lanipuna Gardens. The middle portion of the fissure system continues to produce the most robust eruptive activity. The fountains from Fissure 22 feed a single lava channel that reaches the coast just north of MacKenzie State Park. The actual point of entry is shifting to the west. Fountains erupted from Fissures 5, 6, 13, and 19 continue to feed a lava flow advancing to the south along the west side of Fissure 22 flows that reached the ocean late this afternoon.There are now two ocean entry points that produce occasional small explosions. Volcanic gas emissions remain very high from the fissure eruptions.
At the summit of Kilauea Volcano, small ash emissions from the Overlook crater have occurred frequently through the day. A small explosion at 06:44 pm produced an ash cloud that reached 2,100 metres above sea level. The cloud did not contain much ash and dispersed quickly. Seismicity in the summit area continues at a moderate rate, as does deflation of the summit region. At 05:12 p.m. on May 23rd, the summit area was shaken by a shallow M3.5 earthquake approximately 1.1 km below the caldera floor. Many aftershocks followed for the next 1.5 hours.

Source : HVO.

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8:00 p.m. (French time): The middle portion of the fissure system continues to produce the most robust eruptive activity in the Lower East Rift Zone. Fissure areas 2, 7, 8 and 3, 14, 21 reactivated and are spattering. Intermittent signals recorded on sensors closest to the two ocean entries suggest they remain active. Volcanic gas emissions remain very high from the fissure eruptions.

Here below is an excellent image from a webcam positioned near Kapoho in the Lower East Rift Zone and looking southwest.  From left to right, one can see the eruptive fissures, with Fissure 15 on the far left, and Fissure 10 near the centre. One realises that the lava fountains are very active. One can also observe the voluminous plume of smoke and gas produced by the eruptive site.

Source: USGS / HVO.

Capture d’écran de la vidéo

Position des coulées de lave le 23 mai 2018 (Source: USGS)

Vue de la zone éruptive par l’oeil de la webcam de l’USGS

L’avenir du permafrost en Alaska // The future of Alaska’s permafrost

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises sur ce blog, le permafrost (ou pergélisol) fond à une vitesse incroyable dans l’Arctique, avec des conséquences importantes pour l’environnement. Un article récemment publié dans le New York Times apporte plus de détails sur le phénomène.
L’Arctique se réchauffe environ deux fois plus vite que d’autres parties de la planète, et la hausse des températures est fortement ressentie en Alaska. La glace de mer et certains biotopes disparaissent; la hausse du niveau de la mer menace les villages côtiers. Pour les scientifiques du Woods Hole Research Center qui sont allés en Alaska étudier les effets du changement climatique, le problème le plus sérieux réside dans la fonte du permafrost.
Logé entre quelques dizaines de centimètres et quelques mètres sous la surface, le permafrost contient de grandes quantités de carbone dans la matière organique ; ce sont des plantes qui ont absorbé du dioxyde de carbone de l’atmosphère il y a des siècles, sont mortes et ont gelé avant de pouvoir se décomposer. Sur la planète, on pense que le permafrost contient aujourd’hui deux fois plus de carbone que l’atmosphère. Une fois que cette matière organique décongèle, les microbes en transforment une partie en dioxyde de carbone et en méthane qui peuvent passer dans l’atmosphère et accélérer son réchauffement.
En juillet 2017, les scientifiques du Woods Hole Research Center ont installé une station temporaire au bord d’un lac à 90 km au nord-ouest de Bethel, une ville située près de la côte ouest de l’Alaska, à environ 640 km d’Anchorage. Ils ont prélevé des carottes de permafrost, ainsi que des échantillons de sédiments et d’eau et enfoncé des sondes thermiques dans le sol gelé. Plus tard, dans le laboratoire de l’institution, ils ont entrepris le processus d’analyse des échantillons pour déterminer la teneur en carbone et en nutriments. L’objectif est de mieux comprendre comment la fonte du permafrost affecte le paysage et, en fin de compte, quelle quantité de gaz à effet de serre est évacuée dans l’atmosphère.
Même dans le nord de l’Alaska où le climat est plus froid et où le permafrost dans la région de North Slope descend à plus de 600 mètres sous la surface, les scientifiques voient des changements importants. La température à deux mètres de profondeur a augmenté de 3 degrés Celsius au cours des dernières décennies. Les changements à la surface ont été encore plus importants. Sur l’un des sites de mesures, la température du permafrost en surface est passée de moins 8 degrés Celsius à moins 3. A ce rythme, cette température deviendra positive vers le milieu du siècle. En plus des émissions de gaz à effet de serre, la fonte du permafrost a une incidence sur les infrastructures et provoque des affaissements de terrain lorsque la glace perd de son volume en fondant. J’ai précédemment donné l’exemple de la rue principale de Bethel, une agglomération où les bâtiments s’enfoncent et se fissurent.
La fonte du permafrost est un processus graduel. Le sol est totalement gelé en hiver et commence à décongeler de haut en bas lorsque la température de l’air augmente au printemps. À mesure que les températures moyennes augmentent, cette couche décongelée ou active en subit les effets en profondeur. Les chercheurs s’intéressent à la manière dont les feux de forêt affectent le permafrost. Comme les incendies font disparaître en surface une partie de la végétation qui agit comme un isolant, on pense que le feu et la combustion qu’il entraîne peuvent accélérer la fonte du pergélisol.
La fonte du permafrost sous un lac ou en bordure de celui-ci peut provoquer l’évacuation de l’eau, un peu comme une baignoire qui fuit. Cette fonte peut aussi entraîner des variations de niveau du sol, ce qui peut entraîner des changements dans l’écoulement de l’eau ; ainsi, certaines parties de la toundra peuvent s’assécher et d’autres être transformées en tourbières. Au-delà des effets sur la vie végétale et animale, les changements apportés au paysage peuvent avoir un impact important sur le changement climatique en modifiant la quantité de dioxyde de carbone et de méthane qui est émise. Bien que le méthane ne persiste pas dans l’atmosphère aussi longtemps que le dioxyde de carbone, il a une capacité de piégeage thermique beaucoup plus grande et peut contribuer à un réchauffement plus rapide. Si le permafrost en décomposition est humide, il y aura moins d’oxygène disponible pour les microbes, de sorte qu’ils produiront plus de méthane. Si le pergélisol est sec, la décomposition entraînera plus de dioxyde de carbone.
Les estimations varient en ce qui concerne la quantité de carbone émise lors de la fonte du permafrost dans le monde, mais on estime que les émissions d’ici la fin du siècle pourraient atteindre environ 1,5 milliard de tonnes par an, soit environ les émissions annuelles actuelles provenant de combustibles fossiles aux États-Unis.
La hausse des émissions de carbone dans la toundra de l’Alaska est tenue pour responsable de la hausse des températures et de la fonte du permafrost. Dans une étude publiée au début de cette année, les chercheurs ont constaté que la décomposition bactérienne du permafrost décongelé, ainsi que le dioxyde de carbone produit par la végétation vivante, se poursuit plus tard dans l’automne parce que le gel en surface est retardé. Selon les chercheurs, la hausse des émissions de CO2 a été si importante que l’Alaska pourrait passer du stade de simple réserve à celui de véritable source de carbone.
Source: The New York Times.

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As I put it several times in this blog, permafrost is thawing at an incredible speed in the Arctic, with significant consequences for the environment. An article recently published in The New York Times brings more details about the phenomenon.

The Arctic is warming about twice as fast as other parts of the planet, and even in sub-Arctic Alaska the rate of warming is high. Sea ice and wildlife habitat are disappearing; higher sea levels threaten coastal native villages. To the scientists from Woods Hole Research Center who have gone to Alaska to study the effects of climate change, the most urgent is the fate of permafrost.

Starting just a few tens of centimetres below the surface and extending a few metres down, it contains vast amounts of carbon in organic matter, plants that took carbon dioxide from the atmosphere centuries ago, died and froze before they could decompose. Worldwide, permafrost is thought to contain about twice as much carbon as is currently in the atmosphere. Once this ancient organic material thaws, microbes convert some of it to carbon dioxide and methane, which can flow into the atmosphere and cause more warming.

In July, Woods Hole scientists set up a temporary field station on a lake 90 km northwest of Bethel, a city located near the west coast of Alaska, approximately 640 km from Anchorage. They drilled permafrost cores, took other sediment and water samples and embedded temperature probes in the frozen ground. Later, back in the lab at Woods Hole, they began the process of analyzing the samples for carbon content and nutrients. The goal is to better understand how thawing permafrost affects the landscape and, ultimately, how much and what mix of greenhouse gases is released.

Even in colder northern Alaska, where permafrost in some parts of the North Slope extends more than 600 metres below the surface, scientists are seeing stark changes. Temperatures at a depth of 2 metres have risen by 3 degrees Celsius over decades. Near-surface changes have been even greater. At one northern site, permafrost temperatures at shallow depths have climbed from minus 8 degrees Celsius to minus 3. If emissions and warming continue at the same rate, near-surface temperatures will rise above freezing around the middle of the century. In addition to greenhouse-gas emissions, thawing wreaks havoc on infrastructure, causing slumping of land when ice loses volume as it melts. I previously gave the example of the main road in Bethel where building foundations move and crack.

The thawing of permafrost is a gradual process. Ground is fully frozen in winter, and begins to thaw from the top down as air temperatures rise in spring. As average temperatures increase, this thawed, or active, layer can increase in depth. The researchers are especially interested in how wildfires affect the permafrost. Because burning removes some of the vegetation that acts as insulation, the theory is that burning should cause permafrost to thaw more.

Thawing permafrost underneath or at the edge of a lake can cause it to drain like a leaky bathtub. Thawing elsewhere can bring about small elevation changes that can in turn lead to changes in water flow through the landscape, drying out some parts of the tundra and turning others into bogs. Beyond the local effects on plant and animal life, the landscape changes can have an important climate change impact, by altering the mix of carbon dioxide and methane that is emitted. Although methane does not persist in the atmosphere for as long as carbon dioxide, it has a far greater heat-trapping ability and can contribute to more rapid warming. If the decomposing permafrost is wet, there will be less oxygen available to microbes, so they will produce more methane. If the permafrost is dry, the decomposition will lead to more carbon dioxide.

Estimates vary on how much carbon is released from thawing permafrost worldwide, but by one calculation emissions over the rest of the century could average about 1.5 billion tons a year, or about the same as current annual emissions from fossil-fuel burning in the United States.

Already, thawing permafrost and warmer temperatures are being blamed for rising carbon emissions in the Alaskan tundra. In a study earlier this year, researchers found that bacterial decomposition of thawed permafrost, as well as carbon dioxide produced by living vegetation, continues later into the fall because freezing of the surface is delayed. The rise in emissions has been so significant, the researchers found, that Alaska may be shifting from a sink, or storehouse, of carbon, to a net source.

Source: The New York Times.

Carte montrant (en bleu) l’étendue du permafrost en Alaska en 2010

Projection montrant (en orange) la perte probable de permafrost en 2050

 (Source : Woods Hole Research Center)