Toba (Sumatra / Indonésie) : Nouvelle approche de l’éruption // New approach to the eruption

Plusieurs études ont été faites à propos de la super éruption du Toba à Sumatra (Indonésie) il y a 75 000 ans. Les scientifiques ont estimé que l’événement a été 5 000 fois plus puissant que l’éruption du Mont St. Helens en 1980. L’éruption a provoqué un hiver volcanique de six à dix ans à l’échelle de la planète et probablement un épisode de refroidissement de 1 000 ans.

Dans un article publié le 27 février 2020, j’expliquais que dans les années 1990, plusieurs scientifiques pensaient que l’éruption avait été suffisamment puissante pour anéantir la plupart des premiers humains vivant à l’époque, ralentissant ainsi l’extension de l’humanité.

En 1993, la journaliste scientifique Ann Gibbons a expliqué qu’un goulot d’étranglement de la population s’est produit dans l’évolution de l’espèce humaine il y a environ 70 000 ans, et elle a avancé l’hypothèse selon laquelle cela était dû à l’éruption. Un géologue de l’Université de New York et un volcanologue de l’Université d’Hawaii sont allés dans le sens de cette hypothèse..

En 1998, la théorie du goulot d’étranglement a été confirmée par un anthropologue de l’Université de l’Illinois.

Selon une étude publiée en février 2020 dans la revue Nature Communications, la situation n’a peut-être pas été aussi désastreuse qu’on ne le pensait auparavant. En effet, il existe des preuves que l’Homo sapiens migrait avant, pendant et après l’éruption. Des chercheurs qui ont travaillé sur le site de Dhaba dans la vallée de la rivière Middle Son dans le centre de l’Inde ont découvert des preuves révélant que les humains ont occupé le site de manière continue au cours des 80 000 dernières années. La découverte d’outils en pierre a prouvé que l’Homo sapiens vivait en Asie plus tôt qu’on le pensait. Le fait que ces ensembles d’outils n’aient pas disparu au moment de la super éruption de Toba, ou aient changé de façon spectaculaire peu de temps après, démontre que les populations ont survécu à la prétendue catastrophe et ont continué à créer des outils pour modifier leur environnement.

Cependant, les auteurs de l’étude affirment cette situation n’a pas eu des effets durables. Par exemple, les humains qui ont survécu à cet événement ne se sont pas suffisamment développés au point de contribuer au pool génétique actuel. Ils ont probablement été confrontés à d’autres défis et à la période glaciaire qui a suivi l’éruption.

Une nouvelle étude publiée en 2021 par des chercheurs de l’Institut Max Planck de chimie et d’autres structures scientifiques apporte un éclairage nouveau sur les effets de l’éruption sur les populations.

Ces scientifiques confirment que le Toba a longtemps été présenté comme la cause du goulot d’étranglement de la population. Toutefois, les premières études portant sur les variables climatiques (températures et précipitations) n’ont fourni aucune preuve concrète d’un effet dévastateur sur l’humanité.

Les auteurs de la dernière étude insistent sur le rôle joué par le rayonnement ultraviolet (UV). Ils font remarquer que, sous les tropiques, le rayonnement UV proche de la surface est le facteur d’évolution le plus déterminant. Les grandes éruptions volcaniques émettent des gaz et des cendres. Cela crée une couche d’aérosols qui bloque la lumière du soleil dans la stratosphère et entraîne un refroidissement à la surface de la Terre. Cet «hiver volcanique» a de multiples conséquences, tels que des océans plus froids, des événements El-Niño plus longs, des mauvaises récoltes et des maladies.

En temps normal, la couche d’ozone empêche des niveaux élevés et nocifs de rayonnement UV d’atteindre la surface de la Terre. Lorsqu’un volcan libère de grandes quantités de SO2, le panache volcanique qui en résulte absorbe le rayonnement UV mais bloque la lumière du soleil. Cela limite la formation d’ozone, crée un trou dans la couche d’ozone et augmente la nocivité des UV.

L’équipe scientifique a examiné les niveaux de rayonnement UV après l’éruption du Toba à l’aide du modèle climatique ModelE développé par le Goddard Institute for Space Studies de la NASA pour simuler les effets possibles d’éruptions de puissances différentes.

Leur modèle montre que le nuage de SO2 émis par le Toba a fait chuter le niveau d’ozone de la planète dans des proportions allant jusqu’à 50 %. Ils ont également constaté que les effets sur l’ozone étaient significatifs, même dans des scénarios d’éruptions mineures.

Il semble indéniable que les risques induits par un rayonnement UV plus élevé sur la santé ont eu un impact sur la survie de la population. Les effets du rayonnement UV ont probablement été comparables aux conséquences d’une guerre nucléaire. Dans une telle situation, les rendements des cultures et la productivité marine chutent en raison des effets de stérilisation des UV. Sortir sans protection contre les UV provoque des lésions oculaires et des brûlures par le soleil en moins de 15 minutes. Au fil du temps, les cancers de la peau et les dégâts causés à l’ADN ont probablement entraîné une chute de la démographie.

Source : The Independent.

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Several studies have been made about the super eruption of Mt Toba  in Sumatra (Indonesia) 75,000 years ago. The explosive event was estimated to be 5,000 times more massive than the 1980 Mount St. Helens eruption. Researchers explained that rhe event caused a global volcanic winter of six to ten years and possibly a 1,000-year-long cooling episode.

In a post released on February 27th, 2020, I explained that in the 1990s, several scientists suspected the eruption had been large enough to wipe out a majority of early humans living at the time, slowing down the spread of humanity.

In 1993, science journalist Ann Gibbons explained that a population bottleneck occurred in human evolution about 70,000 years ago, and she suggested that this was caused by the eruption. A geologist of New York University and a volcanologist of the University of Hawaii supported her suggestion.

In 1998, the bottleneck theory was further developed by an anthropologist of the University of Illinois.

According to a study published in February 2020 in the journal Nature Communications shows that the situation may not have been as terrible as previously thought. Indeed, there is evidence that Homo sapiens were migrating before, during and after the eruption. Researchers investigating a site called Dhaba in Central India’s Middle Son River Valley uncovered evidence revealing that humans have occupied the site continuously for the last 80,000 years. The discovery of stone tools suggested that Homo sapiens were living in Asia earlier than expected. The fact that these toolkits did not disappear at the time of the Toba super-eruption, or change dramatically soon after, indicates that human populations survived the so-called catastrophe and continued to create tools to modify their environments.

However, the authors of the study say that this was not a lasting legacy. For example, the humans who survived this event did not thrive enough to the point that they contributed to the current gene pool. They likely suffered due to other challenges and the glacial period that followed the eruption.

A recent study published in 2021 by researchers at the Max Planck Institute for Chemistry and other scientific structures brings a new light to the effects of the eruption on the populations.

They explain that Toba has long been posited as a cause of the bottleneck, but initial investigations into the climate variables of temperature and precipitation provided no concrete evidence of a devastating effect on humankind. The authors of the study point out that, in the tropics, near-surface ultraviolet (UV) radiation is the driving evolutionary factor. Large volcanic eruptions emit gases and ash, which create a sunlight-blocking aerosol layer in the stratosphere, causing cooling at the Earth’s surface. This “volcanic winter” has multiple knock-on effects, such as cooler oceans, prolonged El-Nino events, crop failures and disease. The ozone layer prevents high levels of harmful UV radiation from reaching the surface. When a volcano releases vast amounts of SO2, the resulting volcanic plume absorbs UV radiation but blocks sunlight. This limits ozone formation, creating an ozone hole and heightening the chances of UV stress.

The scientific team examined UV radiation levels after the Toba eruption using the ModelE climate model developed by NASA’s Goddard Institute for Space Studies to simulate the possible after-effects of different sizes of eruptions.

Their model suggests the Toba SO2 cloud depleted global ozone levels by as much as 50 per cent. They also found the effects on ozone were significant, even under relatively small eruption scenarios.

The resulting health hazards from higher UV radiation at the surface would have significantly affected human survival rates. The UV stress effects could be similar to the aftermath of a nuclear war. For example, crop yields and marine productivity would drop due to UV sterilization effects. Going outside without UV protection would cause eye damage and sunburn in less than 15 minutes. Over time, skin cancers and general DNA damage would have led to population decline.

Source: The Independent.

Source : NASA

Le rétrécissement de la stratosphère// The shrinking of the stratosphere

J’ai insisté à maintes reprises sur les conséquences des concentrations très élevées de CO2 dans l’atmosphère sur le climat de notre planète et sur les dangers du réchauffement climatique.

Un article publié dans The Guardian nous apprend maintenant que les énormes concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère réduisent la stratosphère. C’est la conclusion d’une étude publiée récemment dans la revue Environmental Research Letters. Des chercheurs ont découvert que l’épaisseur de la stratosphère s’est réduite de 400 mètres depuis les années 1980 et qu’elle s’amincira à nouveau d’un millier de mètres d’ici 2080 si les émissions de gaz à effet de serre ne sont pas réduites.

Les conséquences peuvent être particulièrement graves car l’amincissement de la stratosphère peut affecter la trajectoire et le bon fonctionnement des satellites, leur durée de vie orbitale, la propagation des ondes radio ainsi que le système de navigation GPS et les communications radio.

L’étude ne fait que confirmer l’impact des activités humaines sur la planète. Dans une note précédente, j’ai expliqué que le réchauffement climatique avait fait se déplacer l’axe de la Terre car la fonte des glaciers et de la banquise redistribuait les masses autour du globe.

La stratosphère présente une épaisseur d’environ 20 km à 60 km au-dessus de la surface de la Terre (voir image ci-dessous). En dessous de la stratosphère se trouve la troposphère dans laquelle nous vivons ; c’est aussi l’endroit où le dioxyde de carbone réchauffe et dilate l’air ambiant, ce qui repousse la limite inférieure de la stratosphère. De plus, lorsque le CO2 pénètre dans la stratosphère, il y refroidit l’air qui a tendance à se contracter.

Le rétrécissement de la stratosphère est un signal d’alerte climatique et montre l’influence des activités humaines à l’échelle planétaire. C’est la preuve que nous pourrissons l’atmosphère jusqu’à 60 kilomètres d’altitude! Les scientifiques savaient déjà que la troposphère augmentait en hauteur parallèlement à l’augmentation des émissions de carbone et ils avaient émis l’hypothèse que l’épaisseur de la stratosphère diminuait. La nouvelle étude est la première à le démontrer et donne la preuve qu’elle se contracte dans le monde entier depuis au moins les années 1980, époque des premières données satellitaires.

La couche d’ozone qui absorbe les rayons UV du soleil se trouve dans la stratosphère et les chercheurs pensaient que les pertes d’ozone au cours des dernières décennies pouvaient être à l’origine du rétrécissement. En effet, moins d’ozone signifie moins de réchauffement de la stratosphère. Cependant, la nouvelle étude montre que c’est bien l’augmentation du CO2 qui est à l’origine de la contraction régulière de la stratosphère, et que ce n’est pas l’ozone, qui a commencé à rebondir après le traité de Montréal de 1989 interdisant les CFC.

L’étude est parvenue cette conclusion inquiétante en utilisant les observations satellitaires depuis les années 1980 et en les complétant avec de multiples modèles climatiques qui incluent les interactions chimiques complexes qui se produisent dans l’atmosphère.

Source: The Guardian.

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I have insisted many times on the consequences of the very high CO2 concentrations on the world’s climate and the dangers of the current climate change for our lives.

An article published in The Guardian informs us that the enormous concentrations of greenhouse gases are shrinking the stratosphere. This is the conclusion of a recent study published in the journal Environmental Research Letters

The researchers have observed that the thickness of the atmospheric layer has contracted by 400 metres since the 1980s and will thin by about another kilometre by 2080 if the emissions of the gases are not reduced. The consequences can be very serious as the thinning of the stratosphere has the potential to affect satellite trajectories and operations, orbital life-times, the propagation of radio waves as well as the GPS navigation system and radio communications.

The study only confirms the profound impact of humans on the planet. In a previous post; I exlained that the climate crisis had shifted the Earth’s axis as the massive melting of glaciers redistributes weight around the globe.

The stratosphere extends from about 20 km to 60 km above the Earth’s surface (see image below). Below is the troposphere, in which humans live, and it is the place where carbon dioxide heats and expands the air. This pushes up the lower boundary of the stratosphere. This is not all! When CO2 enters the stratosphere it actually cools the air, causing it to contract.

The shrinking stratosphere is a warning of the climate emergency and the planetary-scale influence that humanity now exerts. This proves we are messing with the atmosphere up to 60 kilometres!

Scientists already knew the troposphere was growing in height as carbon emissions rose and had hypothesised that the stratosphere was shrinking. The new study is the first to demonstrate this and shows it has been contracting around the globe since at least the 1980s, when satellite data was first gathered.

The ozone layer that absorbs UV rays from the sun is in the stratosphere and researchers had thought ozone losses in recent decades could be to blame for the shrinking. Less ozone means less heating in the stratosphere. However, the new study shows it is the rise of CO2 that is behind the steady contraction of the stratosphere, not ozone levels, which started to rebound after the 1989 Montreal treaty banned CFCs.

The study reached its conclusions using the small set of satellite observations taken since the 1980s in combination with multiple climate models, which included the complex chemical interactions that occur in the atmosphere.

Source: The Guardian.

Source : The Guardian

Trou dans la couche d’ozone arctique (suite) // Hole in the Arctic ozone layer (continued)

Dans une note publiée le 29 avril 2020, j’indiquais que le trou dans la couche d’ozone arctique s’était refermé. Il avait été détecté au mois de mars par des chercheurs du Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS). Trois fois plus grand que le Groenland, il était le plus vaste jamais observé sur la région.1997 et 2011 sont les seules autres années où l’on a enregistré un tel appauvrissement stratosphérique au-dessus de l’Arctique.

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, la fermeture du trou dans la couche d’ozone n’a rien à voir avec la chute des émissions de gaz à effet de serre due à la période de confinement actuelle imposée par la crise du coronavirus. Le phénomène est tout simplement la conséquence de la rupture du vortex polaire. Ce dernier avait été particulièrement puissant au cours des dernières semaines, avec des températures très froides dans la région. Cette situation avait favorisé une accumulation anormale sur l’Arctique de composants néfastes à l’ozone, d’où l’appauvrissement de la couche.

Il y a quelques jours, le vortex polaire s’est désagrégé. En s’affaiblissant, il a laissé le champ libre à des arrivées d’air plus chaud. Ainsi, des températures dépassant les moyennes de l’Arctique de plus de 5°C ont été enregistrées le 20 avril 2020. Cela a permis le retour d’un air plus riche en ozone dans la région.

Les chercheurs du CAMS indiquent qu’il faut s’attendre au retour d’un vortex polaire plus puissant dans les prochains jours. Toutefois, cela ne devrait pas avoir d’effet sur la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique.

Source : Presse scientifique internationale.

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In a post released on April 29th, 2020, I indicated that the hole in the Arctic ozone layer had closed. The hole had been detected in March by researchers from the Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS). Three times the size of Greenland, it was the largest ever observed in the region. 1997 and 2011 are the only other years in which there has been such a stratospheric depletion over the Arctic.
Contrary to what one might think, the closing of the hole in the ozone layer has nothing to do with the drop in greenhouse gas emissions due to the current lockdown period imposed by the coronavirus crisis . The phenomenon is quite simply the consequence of the rupture of the polar vortex. The latter had been particularly powerful in recent weeks, with very cold temperatures in the region. This had favoured an abnormal build-up of ozone-depleting components over the Arctic, resulting in the depletion of the layer.
A few days ago, the polar vortex disintegrated. While weakening, it opened the door to warmer air arrivals. As a result, temperatures above the Arctic more than 5°C above average were recorded on April 20th, 2020. This resulted in the return of more ozone-rich air to the region.
CAMS researchers say that a more powerful polar vortex will be back in the coming days. However, this is not expected to affect the ozone layer over the Arctic.
Source: International scientific press.

Modélisation du trou dans la couche d’ozone (Source : ESA)

Fermeture du trou dans la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique // The ozone hole above the Arctic has closed

Voici enfin une bonne nouvelle : le plus grand trou jamais observé dans la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique s’est refermé. Les scientifiques du Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) ont annoncé la bonne nouvelle la semaine dernière. Cependant, les chercheurs font remarquer que ce n’est probablement pas la pandémie et la réduction significative de la pollution de l’air qui a provoqué la fermeture du trou. En effet, il a été généré par la présence d’un vortex polaire inhabituellement fort et prolongé, sans lien avec le changement de qualité de l’air.
Selon les données de la NASA, le niveau d’ozone au-dessus de l’Arctique a atteint un niveau record en mars. Le trou dans la couche est tout à fait exceptionnel. 1997 et 2011 sont les seules autres années où l’on a enregistré un tel appauvrissement stratosphérique au-dessus de l’Arctique. Des scientifiques de l’Agence Spatiale Européenne ont indiqué que le trou de cette année couvrait une superficie d’environ trois fois la taille du Groenland. Ils s’attendaient à ce qu’il disparaisse avec la hausse des températures, ce qui aurait pour effet de briser le vortex polaire arctique et de  permettre à l’air pauvre en ozone de se mélanger à l’air riche en ozone des latitudes plus basses.
On ne connaît pas la cause de la présence du trou dans la couche d’ozone cette année, mais les scientifiques affirment que sans le Protocole de Montréal en 1987 interdisant l’injection de chlorofluorocarbones dans l’atmosphère, il aurait été bien pire.

Source: CBS News.

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Here is some good news today : the largest ozone hole to ever open up over the Arctic is now closed. Scientists at the Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) announced the closure last week. However, researchers said the pandemic and the significant reduction in air pollution likely were not the reason for the ozone hole closing. Indeed, the hole was driven by an unusually strong and long-lived polar vortex, and was not related to air quality changes.

According to NASA data, ozone levels above the Arctic reached a record low in March. The « severe » ozone depletion was unusual. 1997 and 2011 are the only other years on record when similar stratosphere depletions took place over the Arctic. Scientists from the European Space Agency said that this year’s hole covered an area about three times the size of Greenland. They expected it to heal as temperatures increased, breaking down the Arctic polar vortex and allowing ozone-depleted air to mix with ozone-rich air from lower latitudes.

It is not known what caused the ozone hole this year, but scientists are sure that that without the 1987 Montreal Protocol which forbade putting chlorofluorocarbons into the atmosphere, the Arctic depletion this year would have been much worse.

Source: CBS News.

Exemple d’appauvrissement de la couche d’ozone en 2016 (Source: NASA)