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Erosion côtière en Alaska : causes et conséquences // Coastal erosion in Alaska : causes and consequences

Au cours de ma conférence « Glaciers en péril, les effets du réchauffement climatique », j’insiste sur les conséquences de la fonte de la glace de mer en Alaska. À mesure que la banquise arctique fond, les côtes déjà fragiles deviennent vulnérables ; elles se trouvent exposées aux vagues au moment des tempêtes. On assiste alors à une accélération de l’érosion qui affecte les personnes et la faune.
Jusqu’à ces dernières années, la glace de mer empêchait les vagues de l’océan de se fracasser contre la côte. Une épaisse couche de glace de mer absorbait la puissance des grosses vagues et les empêchait de déferler sur les plages et contre les falaises. Aujourd’hui, la glace de mer fond et s’éloigne du rivage. L’océan a donc le champ libre pour venir à sa guise saper les côtes et inonder les villages côtiers.

Crédit photo: Wikipedia

Contrairement aux rivages des latitudes moyennes, ceux de l’Arctique sont constitués de pergélisol. Avec des températures plus élevées en été, ce sol dégèle, rendant les côtes arctiques particulièrement sensibles à l’érosion. Le réchauffement de l’eau et l’élévation du niveau de la mer aggravent encore le problème, avec de plus grosses vagues qui viennent frapper les côtes.

Dégel du permafrost dans la toundra (Photo: C. Grandpey)

Deux événements se combinent souvent à l’automne dans l’Arctique : les tempêtes les plus fortes et la plus faible étendue de glace de mer. Après un été de fonte de la glace de mer qui ouvre de vastes étendues d’eau libre, les grosses tempêtes peuvent causer des dégâts considérables, contribuer à l’érosion du littoral et à la perte d’habitat terrestre.
Par exemple, en septembre 2022, le reliquat du typhon Merbok a frappé la côte ouest de l’Alaska avec des vents de force ouragan qui ont obligé à des évacuations, arraché des bâtiments de leurs fondations, sculpté de nouveaux rivages et envoyé entre un et deux mètres d’eau le long de 1 600 kilomètres de côtes. Pour de nombreuses communautés, les dégâts aux infrastructures ont été immédiats. Comme ces communautés dépendent également d’une économie de subsistance, la perte des ressources de la terre a laissé certains habitants dépourvus de réserves pour l’hiver.
Le sol de l’Arctique, autrefois gelé toute l’année, fait maintenant face à plusieurs mois de dégel. Certaines régions dégèlent plus rapidement et plus substantiellement que d’autres. Depuis les années 1990, les températures dans l’Arctique ont augmenté d’environ 0,6 °C par décennie, soit le double de la moyenne mondiale. Les données des services météorologiques de l’Alaska indiquent que de 1971 à 2019, le réchauffement de l’Arctique a été trois fois plus rapide que la moyenne mondiale. Une étude fait même état d’un réchauffement quatre fois plus rapide. Certaines estimations montrent un été sans glace de mer dès 2035. Avec moins de glace de mer pour empêcher les grosses vagues de s’écraser contre les côtes, l’érosion côtière va certainement s’amplifier.
Les températures plus chaudes de l’Arctique font également dégeler le pergélisol. La terre autrefois rigide et solide sous l’effet du gel devient un sol mou et humide qui s’effrite plus facilement sous les assauts des vagues. Le dégel du pergélisol libère également dans les eaux voisines et dans l’atmosphère des gaz à effet de serre autrefois emprisonnés, ce qui accélère le réchauffement climatique. Certaines estimations indiquent que les zones de pergélisol stockent environ 1 700 milliards de tonnes de gaz à effet de serre sous forme de méthane et de dioxyde de carbone ; c’est environ le double du total actuel dans l’atmosphère. Un autre sous-produit du dégel du permafrost est le mercure. Autrefois congelé, il s’échappe désormais dans le sol et les eaux avoisinantes, avec un effet désastreux sur la chaîne alimentaire.

En Alaska, des villages entiers sont déjà confrontés à la nécessité de se déplacer à cause de l’érosion côtière. Le dégel du pergélisol et les vagues érodent le littoral arctique à raison de 50 centimètres par an en moyenne. Dans le nord de l’Alaska, le chiffre atteint 1,40 mètre par an. Sur certains zones littorales comme à Drew Point, en Alaska, l’érosion atteint 20 mètres par an.
Une étude de février 2022 explique que l’érosion pourrait doubler dans l’Arctique d’ici la fin du 21ème siècle. Au fur et à mesure que les scientifiques en sauront davantage sur le moment et l’ampleur de l’érosion côtière dans l’Arctique, les collectivités pourront prendre les mesures nécessaires pour essayer d’y faire face.
Source : National Snow and Ice Data Center (NSIDC).

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During my conference « Glaciers at risk », I insist on the consequences of the melting of the sea ice in Alaska. As Arctic sea ice melts, fragile coastlines become vulnerable to bigger waves from storms, leading to accelerated erosion that impacts people and wildlife.

Up to recent years, sea ice keeps the churning ocean from splashing up against the coast. A thick layer of sea ice absorbs the power of big waves, preventing them from slamming into beaches and sea cliffs. But as sea ice melts and recedes away from shore, the ocean can wear away coastlines and flood seaside villages.

Unlike shorelines in the mid-latitudes, Arctic shorelines have permafrost. With higher temperatures in the summer, these soils are thawing, making Arctic coasts especially sensitive to erosion. Warming water and sea level rise compound the issue further as bigger waves pound the coasts.

Two events often collide in the autumn in the Arctic: the strongest storms and lowest sea ice extent. After a summer of sea ice melt, with large areas of open water, large storms can do considerable damage and contribute to shoreline erosion and terrestrial habitat loss.

For example, in September 2022, remnants of Typhoon Merbok battered Alaska’s western coast with hurricane-force winds, forcing evacuations, uprooting buildings, carving out new shores, and surging one ti two meters of water along 1,600 kilometers of coastline. For many communities, the impact from damage to infrastructures was immediate. However, as these communities also rely on subsistence living, the loss of resources from the land left several residents vulnerable without stocks for the winter.

The Arctic’s soil, once frozen all year round, now faces several months of thaw, with some regions thawing faster and more substantially than others. Since the 1990s, temperatures in the Arctic have been increasing at roughly 0.6°C per decade, twice the rate of the global average. Data from Alaskan weather services indicaate that from 1971 to 2019, the rate of Arctic warming was three times as fast as the global average. Another study suggests a four-fold warming. Some estimates showi a summer free of sea ice as early as 2035. With less sea ice preventing big waves from crashing against the shores, coastal erosion is sure to increase.

Warmer Arctic temperatures are also thawing permafrost, turning once frozen-solid land into soft, wet soil that crumbles more easily with wave attacks. Permafrost thaw also releases once-frozen greenhouse gases into nearby waters and the atmosphere, feeding further warming. Some estimates state that permafrost zones store about 1,700 billion metric tons of carbon, both in methane and carbon dioxide form ; this is about twice the current total within the atmosphere. Another byproduct is the release of once-frozen mercury into soil and nearby waters, polluting the food chain.

In Alaska, entire villages are already facing the need for relocation from coastal erosion. Together, thawing permafrost and waves erode the Arctic coastline at an average rate of 50 centimeters per year. In northern Alaska, the rates are 1.4 meters per year, with some sections, like Drew Point, Alaska, eroding much as 20 meters per year.

A study from February 2022 suggests that erosion may double in the Arctic by the end of the 21st century. As scientists learn more about the timing and magnitude of coastal erosion in the Arctic, communities can develop necessary mitigation and adaptation resources.

Source : National Snow and Ice Data Center (NSIDC).

Nouveau volcan sous-marin // New underwater volcano

Un article publié sur le site web Live Science nous informe qu’une expédition océanographique dans l’Arctique a permis de découvrir un volcan sous-marin qui émet de la boue et du méthane à l’intérieur d’un autre cratère plus grand qui s’est probablement formé lors d’une éruption majeure à la fin de la dernière période glaciaire.
Les chercheurs ont découvert cette formation géologique étrange à environ 130 kilomètres au sud de Bear Island dans la mer de Barents. Le volcan, baptisé Borealis Mud Volcano, est seulement le deuxième du genre découvert dans les eaux norvégiennes.
Un volcan de boue sous-marin est une structure géologique formée par une expulsion de fluide boueux et de gaz, principalement du méthane. Le Borealis Mud Volcano mesure environ 7 mètres de diamètre et 2,50 mètres de hauteur. Le 7 mai 2023, les scientifiques ont utilisé un robot télécommandé pour obtenir des images du petit édifice qui émet en permanence un fluide boueux, qui, selon les chercheurs, est riche en méthane. Il est bon de rappeler que le méthane est un puissant gaz à effet de serre une fois qu’il atteint l’atmosphère et contribue au réchauffement climatique.
Le volcan se trouve au milieu d’un autre cratère beaucoup plus grand, qui mesure 300 mètres de large et 25 mètres de profondeur. L’ensemble se trouve à 400 mètres sous la surface de la mer et résulte probablement d’une puissante éruption de méthane à la fin la dernière période glaciaire, il y a 18 000 ans.
Les flancs du volcan regorgent de vie animale qui se nourrit de croûtes carbonatées, autrement dit des croûtes minérales qui se forment lorsque des micro-organismes consomment du méthane et produisent du bicarbonate. Les chercheurs ont également observé des anémones de mer, des éponges, des coraux, des étoiles de mer, des araignées de mer et divers crustacés.
Le seul autre volcan de boue connu dans les eaux norvégiennes est le Håkon Mosby Volcano. Cet édifice de 1 km de diamètre a été découverte à 1 250 mètres sous la surface, sur le plancher océanique au sud du Svalbard en 1995.
Les volcans de boue sous-marins sont difficiles à détecter et à cartographier, mais les chercheurs estiment qu’il pourrait y en avoir des centaines ou des milliers sur le plancher océanique à l’échelle mondiale. (NDLR : Une fois de plus, on remarquera que nous connaissons mieux la surface de Mars que les fonds de nos propres océans !) Ces volcans offrent une fenêtre sur les processus géologiques qui se produisent en profondeur sous la croûte terrestre, car ils émettent principalement de l’eau, des minéraux et des sédiments fins à ces profondeurs. Ils offrent des indices sur les environnements et conditions antérieurs sur Terre. Ils pourraient aussi donner un aperçu des systèmes sur d’autres planètes.
Source : Live Science.

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An article released on the Live Science website informs us that ocean explorers in the Arctic have discovered an underwater volcano spewing mud and methane from inside another, larger crater that probably formed after a catastrophic eruption at the end of the last ice age.

Researchers spotted the unusual feature about 130 kilometers south of Norway’s Bear Island in the Barents Sea. The volcano, dubbed Borealis Mud Volcano, is only the second of its kind discovered in Norwegian waters.

A submarine mud volcano is a geological structure formed by an expulsion of muddy fluid and gas, predominantly methane. The Borealis Mud Volcano measures roughly 7 meters in diameter and is about 2.5 meters tall. On May 7th, 2023, the scientists used a remote-controlled rover to capture footage of the small mount continuously emitting a muddy fluid, which the researchers say is rich in methane. Methane is a powerful greenhouse gas once it reaches the atmosphere and contributes to climate change.

The volcano sits in the middle of another, much larger crater, which is 300 meters wide and 25 meters deep. The volcanic edifice sits 400 meters below the sea surface and likely resulted from a sudden and massive methane eruption after the last glacial period, 18,000 years ago.

The volcano’s flanks are teeming with animal life feeding off carbonate crusts, namely mineral crusts formed when microorganisms consume methane and produce bicarbonate as a byproduct. The researchers also observed sea anemones, sponges, corals, starfish, sea spiders and diverse crustaceans.

The only other known mud volcano in Norwegian waters is the Håkon Mosby volcano. This 1-km-wide feature was discovered 1,250 meters below the water’s surface on the seabed south of Svalbard in 1995.

Underwater mud volcanoes are difficult to spot and map, but researchers estimate there could be hundreds or thousands of them on the seafloor globally. (Personal note : Once again, we know the surface of Mars better than the seafloor of our own oceans!) These volcanoes provide a rare window into geological processes occurring deep below Earth’s crust, since they spout mainly water, minerals and fine sediment from these depths. They also offer clues about previous environments and conditions on Earth, and could give an insight into systems on other planets.

Source : Live Science.

Le Borealis Mud Volcano photographié par le robot télécommandé (Source : UiT/AKMA3)

Les volcans de boue // Mud volcanoes

L’événement a défrayé la chronique en 2006 mais aujourd’hui il est tombé dans l’oubli et personne ne parle plus d’une catastrophe environnementale qui a eu lieu le 29 mai 2006 dans la régence de Sidoarjo en Indonésie. Au cours de la nuit, le sol s’est rompu et le matin les habitants ont vu des nuages de vapeur qui montaient dans le ciel. Pendant les semaines suivantes, de l’eau, de la boue brûlante et du gaz naturel ont pris le relais de la vapeur. L’éruption s’est intensifiée et la boue a commencé à se répandre sur les champs, entraînant l’évacuation de nombreux habitants. Les semaines ont passé et la boue a englouti des villages entiers. Le gouvernement indonésien a commencé à construire des digues pour contenir cette boue et arrêter sa propagation. Lorsque la boue a recouvert les premières digues, il a fallu en construire de nouvelles. Le gouvernement a finalement réussi à arrêter l’avancée de la boue, mais les coulées avaient anéanti une douzaine de villages et obligé 60 000 personnes à partir.
Aujourd’hui, plus de 16 ans plus tard, l’éruption de Lusi continue, mais à un rythme beaucoup plus lent. La boue couvre une superficie d’environ 7 kilomètres carrés et est contenue derrière une série de digues d’une hauteur pouvant atteindre 30 mètres.
La catastrophe environnementale s’est accompagnée de batailles judiciaires visant à retrouver les coupables. Le début de l’éruption a eu lieu à proximité d’un puits de forage de gaz et tous les regards se sont tournés vers la compagnie pétrolière responsable du forage – Lapindo Brantas. Selon cette société, l’éruption était naturelle; elle avait été déclenchée par un séisme qui s’était produit plusieurs jours auparavant. En 2009, la Cour suprême indonésienne a rejeté les accusations de négligence dirigées contre l’entreprise. La même année, la police a abandonné les poursuites contre Lapindo Brantas et plusieurs de ses employés, invoquant un manque de preuves. Bien que les procès fassent partie du passé, le débat se poursuit, avec des groupes de recherche internationaux qui essayent de faire la lumière sur la – ou les – cause(s) de cet événement.

Lusi – une contraction de Lumpur Sidoarjo, qui signifie « boue de Sidoarjo » – est un exemple parfait de volcan de boue. Ces volcans se forment lorsqu’un ensemble de boue, de fluides et de gaz éclate à la surface de la Terre. Dans de nombreux cas, la boue remonte assez doucement à la surface, La surpression s’intensifie à l’intérieur de la Terre lorsque les fluides souterrains sont incapables de s’échapper sous le poids des sédiments sus-jacents. Les surpressions sont souvent observées lors de forages pétroliers et gaziers et sont généralement prévues. Le principal moyen utilisé pour gérer les surpressions consiste à remplir le puits de forage avec une boue de forage dense dont le poids suffit pour contenir les surpressions. En revanche, si le puits est foré avec un poids de boue insuffisant, le fluide en surpression peut se précipiter dans le puits de forage et exploser à la surface, entraînant une éruption spectaculaire. De telles éruptions se sont produites en 1901 au Texas et en 2010 dans le golfe du Mexique. Lors de ces événements, c’était du pétrole, et non de la boue, qui jaillissait des puits. Les éruptions peuvent être violentes et même tuer des personnes se trouvant à proximité, comme cela s’est produit dans les Macalube di Aragona (Sicile) en septembre 2014. De plus, la majeure partie du gaz émis par un volcan de boue est du méthane, qui est très inflammable et génère des éruptions de feu spectaculaires comme celle d’Otman Bozdagh en Azerbaïdjan :
https://youtu.be/FjzYUdlSs5w
Les volcans de boue sont utiles aux scientifiques car ce sont des fenêtres permettant de savoir ce qui se passe dans les profondeurs de la Terre. Ils peuvent faire remonter des matériaux situés jusqu’à 10 kilomètres sous la surface. Leur chimie et leur température peuvent fournir des informations utiles sur les processus profonds à l’intérieur de la Terre. Par exemple, l’analyse de la boue de Lusi a révélé que l’eau était chauffée par une chambre magmatique souterraine associée au complexe volcanique voisin d’Arjuno-Welirang.
Source : The Conversation, Yahoo Actualités.

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The event made the headlines in 2006 but today it is forgotten and nobody tells about this environmental disaster. On May 29th, 2006 in Sidoarjo Regency (Indonesia), the ground ruptured overnight and spewed out steam. In the following weeks, water, boiling-hot mud and natural gas were added to the mixture. When the eruption intensified, mud started to spread over the fields, forcing the evacuation of many residents. Weeks passed, and the spreading mud engulfed entire villages. The Indonesian government began to build levees to contain the mud and stop the spread. When the mud overtopped these levees, they built new ones behind the first set. The government eventually succeeded in stopping the mud’s advance, but not before the flows had wiped out a dozen villages and forced 60,000 people to relocate.

Today, more than 16 years after the eruption began, the Lusi structure in Indonesia continues to erupt, but at a much slower rate. Its mud covers a total area of roughly 7 square kilometers and is contained behind a series of levees that have been built up to a height of 30 meters.

The evironmental disaster was accompanied by legal battles aimed at finding the culprits. The initial rupture occurred close to a drilling gas exploration well, which led to accusations that the oil company responsible for the well – Lapindo Brantas – was at fault. The operator of the well countered that the eruption was natural, triggered by an earthquake that had occurred several days earlier. In 2009, the Indonesian supreme court dismissed a lawsuit charging the company with negligence. The same year, police dropped criminal investigations against Lapindo Brantas and several of its employees, citing a lack of evidence. Although the lawsuits have been settled, the debate continues, with international research groups lining up on both sides of the dispute.

The Indonesian Lusi structure – a contraction of Lumpur Sidoarjo, meaning “Sidoarjo mud” – is an example of a geological feature known as a mud volcanoes. They form when a combination of mud, fluids and gases erupt at the Earth’s surface. Overpressure within the Earth builds up when underground fluids are unable to escape from beneath the weight of overlying sediments. Overpressures are commonly encountered during drilling for oil and gas and are typically planned for. A primary way of dealing with overpressures is to fill the wellbore with dense drilling mud, which has sufficient weight to contain the overpressures. If the well is drilled with insufficient mud weight, any overpressured fluids can rush up the wellbore to explode out at the surface, leading to a spectacular blowout. Famous examples of blowouts occurred in1901 in Texas and in 2010 in the Gulf of Mexico. In those cases it was oil, not mud, that burst out of the wells .In most cases the mud bubbles up to the surface rather quietly. But sometimes the eruptions are quite violent and may even kill people standing close by as this happened at the Macalube di Aragona (Sicily) in September 2014. Furthermore, most of the gas coming out of a mud volcano is methane, which is highly flammable. This gas can ignite, creating spectacular fiery eruptions like the one at Otman Bozdagh in Azerbaijan :

https://youtu.be/FjzYUdlSs5w

Mud volcanoes are useful to scientists as windows into conditions deep inside the Earth. They can involve materials from as deep as 10 kilometers below the Earth’s surface, so their chemistry and temperature can provide useful insights into deep-Earth processes. For example, analysis of the mud erupting from Lusi has revealed that the water was heated by an underground magma chamber associated with the nearby Arjuno-Welirang volcanic complex.

Source : The Conversation, Yahoo News.

 

Lusi: une catastrophe humaine, écologique et économique  (Crédit photo:  Wikipedia)

Volcan de boue dans les Macalube di Aragona (Photo: C. Grandpey)

Le méthane, un poison pour le climat (2ème partie) // Methane, a poison for the climate (part 2)

À l’aide de l’EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation), un outil conçu pour étudier l’impact de la poussière sur le climat, les scientifiques de la NASA ont identifié plus de 50 sites émetteurs de méthane dans le monde. Cette technologie pourrait aider à lutter contre le puissant gaz à effet de serre. Depuis son installation en juillet 2022 à bord de la Station spatiale internationale, l’outil a détecté des « super-émetteurs » de méthane en Asie centrale, au Moyen-Orient et dans le sud-ouest des États-Unis.
Les sites émetteurs de méthane nouvellement détectés – certains déjà connus et d’autres récemment découverts – comprennent de vastes installations pétrolières et gazières et de grands sites d’enfouissement des ordures. L’instrument de la NASA permettra de localiser les super-émetteurs de méthane afin que ces émissions puissent être stoppées à la source.
Effectuant une rotation autour de la Terre toutes les 90 minutes à bord de la Station spatiale à quelque 400 km d’altitude, l’EMIT est capable de scanner de vastes étendues de la planète sur des dizaines de kilomètres, avec la capacité de se concentrer sur des zones de la taille d’un terrain de football.
L’instrument, baptisé « spectromètre imageur », a été conçu principalement pour identifier la composition minérale de la poussière envoyée dans l’atmosphère terrestre par les déserts et d’autres régions arides, mais il s’est avéré apte à détecter d’importantes émissions de méthane.
Parmi les super-émetteurs de méthane nouvellement imagés, on relève un groupe de 12 panaches provenant d’infrastructures pétrolières et gazières au Turkménistan. Certains panaches s’étirent sur plus de 32 km. Les scientifiques estiment qu’ensemble des panaches du Turkménistan envoient dans l’atmosphère du méthane à raison de 50 400 kg par heure. C’est du même ordre que le débit de pointe du champ gazier d’Aliso Canyon en 2015 près de Los Angeles, qui est l’un des plus grands rejets accidentels de méthane de l’histoire des États-Unis.
Deux autres grands émetteurs sont un champ pétrolifère au Nouveau-Mexique et un complexe de traitement des déchets en Iran. Ils émettent ensemble près de 29 000 kg de méthane par heure. Le panache de méthane au sud de Téhéran mesure au moins 4,8 km de long. Aucun des deux sites n’était auparavant connu des scientifiques.
Source : Al Jazeera et agences de presse.

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Using the Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT), a tool designed to study how dust affects climate, NASA scientists have identified more than 50 methane-emitting hotspots around the world, a development that could help combat the potent greenhouse gas. Since the tool was installed in July onboard the International Space Station it has detected methane “super-emitters” in Central Asia, the Middle East and the southwestern United States.

The newly measured methane hotspots – some previously known and others just discovered – include sprawling oil and gas facilities and large landfill sites. NASA’s instrument will help “pinpoint” methane super-emitters so that such emissions can be stopped “at the source”.

Circling Earth every 90 minutes from its perch onboard the space station some 400km high, EMIT is able to scan vast tracts of the planet dozens of kilometres across while also focusing in on areas as small as a football field.

The instrument, called an imaging spectrometer, was built primarily to identify the mineral composition of dust blown into Earth’s atmosphere from deserts and other arid regions, but it has proven adept at detecting large methane emissions.

Examples of the newly-imaged methane super-emitters include a cluster of 12 plumes from oil and gas infrastructure in Turkmenistan, some plumes stretching more than 32 km. Scientists estimate the Turkmenistan plumes collectively spew methane at a rate of 50,400 kg per hour, rivalling the peak flow from the 2015 Aliso Canyon gas field blowout near Los Angeles that ranks as one of the largest accidental methane releases in US history.

Two other large emitters were an oilfield in New Mexico and a waste-processing complex in Iran, emitting nearly 29,000 kg of methane per hour combined. The methane plume south of the Iranian capital Tehran was at least 4.8 km long. Neither site were previously known to scientists.

Source: Al Jazeera and news agencies.

Image d’une source de méthane obtenue avec l’EMIT (Source: NASA)