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La fonte du permafrost (suite) // The thawing of permafrost (continued)

Sur plusieurs routes de l’Alaska, il faut rouler prudemment et être prêt à freiner car le goudron est déformé. Les maisons ont tendance à s’enfoncer dans le sol ; des fissures apparaissent sur les murs et les portes ferment mal. Le long des routes, les poteaux électriques s’inclinent, parfois dangereusement. Il y a de plus en plus de «forêts ivres» car les racines des arbres ne sont plus maintenues en place par le sol gelé. Le pergélisol dans la région de Bethel, le long de la côte sud-ouest de l’Alaska, fond et disparaît encore plus rapidement que dans la plupart des autres région de cet Etat. Les ingénieurs qui conçoivent de nouveaux bâtiments et des routes doivent se battre avec le dégel du pergélisol.
Le permafrost dans la région de Bethel est considéré comme «chaud», avec une température à peine inférieure à zéro ; il est donc sensible au moindre réchauffement de l’air ambiant. Au-dessus du pergélisol dans le sud-ouest de l’Alaska, on trouve une couche active de sol, souvent de la tourbe, qui gèle et dégèle chaque année. Avec le réchauffement de l’air, cette couche active devient plus importante, empiétant sur ce qui était considéré comme un sol gelé en permanence. Il y a trente ans, les ouvriers rencontraient le pergélisol à un ou deux mètres de profondeur. Aujourd’hui, ils le trouvent généralement à 2,50 mètres ou 3,50 mètres. Pour enfoncer des pieux capables de supporter une maison, ils devaient creuser jusqu’à environ 6 mètres de profondeur. Aujourd’hui, ils atteignent des profondeurs de 10 mètres.
La fonte du pergélisol devient un véritable problème pour les maisons. Une maison s’enfonce parfois tellement dans le sol que la pente n’est plus suffisante pour l’écoulement des eaux usées. Les baignoires se vident mal. Dans les toilettes, il faut tirer la chasse à plusieurs reprises dans une ville comme Bethel où beaucoup de gens s’auto rationnent en eau. Les points bas dans les canalisations deviennent des pièges à eau ; cette dernière gèle en hiver et la canalisation éclate. Beaucoup de maisons sont construites sur des poteaux placés sur des assises en bois qui agissent comme des raquettes ; cela empêche la structure de s’enfoncer dans le sable ou les graviers. Afin de réduire l’affaissement des maisons, on a recours à des matériaux de meilleure qualité, ainsi que des éléments qui, théoriquement, sont plus faciles à gérer lorsqu’une partie d’un bâtiment s’enfonce. Mais tout cela à un coût dans une région où les matériaux de construction sont déjà coûteux.
Les ingénieurs et les constructeurs adaptent les techniques à cette nouvelle situation. Le plus grand projet de construction à Bethel est l’extension de l’hôpital, pour un coût de 300 millions de dollars. Sous l’hôpital actuel, le pergélisol reste gelé dans certaines zones, mais il a tendance à fondre à la périphérie. Pour l’extension du bâtiment, les ingénieurs envisagent d’installer des sondes thermiques afin d’extraire la chaleur et maintenir le sol gelé pour assurer sa stabilité. Une autre solution serait de forer à 30 mètres de profondeur pour installer des supports en acier, capables de supporter les trois étages supplémentaires prévus dans la construction. En outre, le projet comprend une isolation de la base des bâtiments et, comme avec la toundra, une isolation à la surface du sol. Comme précaution supplémentaire, un système de refroidissement du sol est prévu sous le bâtiment afin de maintenir le sol gelé si les hivers deviennent trop chauds. Les ouvriers ont installé des capteurs de température dans le sol sur le site du projet et ils savent déjà que le sol se réchauffe.
Le signe le plus évident des effets de la fonte du permafrost à Bethel se trouve sur la route la plus fréquentée de la ville. Des panneaux ont été installés pour alerter les conducteurs. L’un des panneaux près de l’aéroport annonce des dénivelés sur les 6 prochains kilomètres. Les autorités locales prévoient des travaux dont le coût est estimé à près de 9 millions de dollars, mais il faudra d’abord mieux identifier les causes de ces déformations de la chaussée. On pense que la fonte du pergélisol est responsable. Il se pourrait aussi que le problème soit dû à des ponceaux qui piègent l’air sous la chaussée et accélèrent le dégel. En 1989, un projet avait ajouté des siphons à extraction de chaleur, mais il semble avoir été abandonné.

La route a été refaite pour la dernière fois en 2006 et les travaux comprenaient une assise de 15 centimètres de matériau d’asphalte en mousse isolante qui a permis de maintenir la route en état convenable jusqu’à maintenant. Certains habitants se souviennent de l’époque où la route était faite en gravier et ils affirment que c’était mieux ainsi. Il est vrai qu’une route de gravier peut être plus facilement nivelée, mais elle nécessite également une maintenance plus fréquente.

Source: Alaska Dispatch News.

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Along many roads of Alaska, drivers need to brake for warped asphalt. Houses sink unevenly into the ground. Walls crack and doors stick. Utility poles tilt, sometimes at alarming angles. There are more and more « drunken forests » as the roots of the trees are no longer held in place by the frozen ground. Permafrost in and around Bethel, along the south-western coast, is deteriorating and shrinking even more quickly than most places in Alaska. Engineers designing new buildings and roads have to battle with permafrost thaw.

Permafrost in the Bethel area is considered « warm, » maybe a fraction of a degree below freezing, so it is sensitive to just a slight warming of the air. Above the permafrost in Southwest Alaska, an active layer of soil, often peat, freezes and thaws each year. With air temperatures warming too, the active layer is growing bigger, consuming what had been thought of as permanently frozen. Thirty years ago, crews would hit permafrost within one or two metres of the surface.. Now they typically find it 2.50 to 3.50 metres down. To install piling deep enough into permafrost to support a house, they used to drill down about 6 metres. Now they are going to depths of 10 metres.

The melting of permafrost becomes a real problem for houses. The whole house might sink so much that a wastewater line no longer has enough slope. Tubs won’t drain well. Toilets need repeat flushes in a town where many people ration their home-delivered water. Low spots in pipes become bellies that trap wastewater, then freeze and burst in wintertime. Many homes are built on posts set on wooden pads that act like snowshoes, preventing the structure from sinking into sand or gravel fill. Some of the problems are being addressed with better materials, along with designs that theoretically are easier to adjust when part of a building sinks. But that adds costs in a place where building materials already are expensive.

Engineers and builders are adjusting techniques and designs. The biggest construction project is the $300 million expansion and remake of the hospital in Bethel. Under the existing hospital, the permafrost stays frozen in some areas but has thawed near the perimeter. For the building expansion, engineers evaluated whether to add thermal probes, which extract heat and keep the ground frozen for stability. Or they could drill down 30 metres for steel supports, deep enough that the ground didn’t have to remain frozen for the three-story addition to be stable. In addition, the project includes insulation on the bottom of the buildings and, like the tundra, insulation on top of the ground. As further insurance, a ground loop cooling system is being installed under the building that can be powered up to keep the ground frozen if winters become too warm. Crews put temperature sensors into the ground at the project site and already know the soils are warming.

The most visible sign of disrupted infrastructure in Bethel is the roller coaster of a ride along the busiest road in town. Warning signs have been installed. One near the airport alerts drivers to dips for the next 6 kilometres. Local authorities are planning extensive repairs estimated to cost almost $9 million but first must better identify what is causing the heaves. Officials suspect thawing permafrost. Some of the problem might also stem from culverts that trap air under the roadway and hasten thaw. A project in 1989 added heat-extracting siphons but they no longer appear to be in place. Whether that would be a good solution now is something to investigate further.

The highway was last repaved in a project that began in 2006 and included a 15-centimetre base of insulating foam asphalt material that helped the pavement hold up this long. Some locals remember when the road was gravel and said it was better then. It’s true that a gravel road can be more easily evened out but it also requires more day-to-day maintenance.

Source: Alaska Dispatch News.

Carte montrant les régions de l’Alaska et du Canada où le thermokarst (ou cryokarst) est le plus susceptible d’apparaître avec le réchauffement climatique. (Source: University of Alaska Fairbanks)

Exemple des effets de la fonte du permafrost sur le réseau routier en Alaska (Photo: C. Grandpey)

 

De nouveaux cratères d’explosion en Sibérie // New explosion craters in Siberia

Deux nouveaux cratères sont apparus en Sibérie sur la Péninsule de Yamal cette année, avec le dernier façonné par une explosion le 28 juin. On peut voir les premières images de ces cratères impressionnants dans le Siberian Times (voir le lien ci-dessous). Ils viennent s’ajouter à quatre autres cavités découvertes ces dernières années et examinés par des scientifiques, plus des dizaines de minuscules autres cratères repérés par satellite.
La formation des deux derniers cratères s’est accompagnée une explosion suivie de flammes, ce qui confirme la libération de poches de méthane sous la surface de la Péninsule de Yamal.
Selon les villageois, l’explosion s’est produite sur une colline, ce qui confirme la théorie scientifique selon laquelle les cratères se forment principalement par l’explosion de pingos, monticules en forme de dôme au-dessus d’un noyau de glace.
On pense que les cratères se forment lorsque le méthane du sous-sol, piégé par le permafrost pendant des milliers d’années, est libéré en raison du réchauffement climatique dans cette région de l’Arctique et explose à l’intérieur des pingos. Les scientifiques disent que plusieurs milliers de pingos, dont beaucoup avec du gaz à l’intérieur, sont susceptibles d’exploser et de former des cratères géants dans cette région.
On a recensé au moins dix explosions de pingos en Sibérie ces dernières années, avec la formation de profonds cratères. Le plus grand présente une profondeur de 35 mètres et un diamètre de 40 mètres.
Source: The Siberian Times

Vous trouverez plusieurs articles sur ce sujet dans les pages de ce blog rédigées le 22 avril et le 15 juin 2017.

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Two new craters have appeared in Siberia on the Yamal peninsula this year, with the latest exploding on June 28th. First pictures of the large craters can be seen in the Siberian Times (see link below). They add to four other big holes found in recent years and examined by experts, plus dozens of tiny ones spotted by satellite.

The formation of both craters involved an explosion followed by fire, obvious signs of the eruption of methane gas pockets under the Yamal surface.

According to local villagers, the explosion occurred on a hill, which is consistent with the scientific theory that the craters as mainly formed by exploding pingos, dome-shaped mounds over a core of ice.

The craters are believed to form when underground methane gas, trapped by permafrost for thousands of years, is released due to the warming climate in this Arctic region and erupts inside pingo mounds. Scientists say several thousand pingos, many filled with gas,  could ‘explode’ forming giant craters in this region.

At least ten pingos are known to have exploded in Siberia in recent years forming large craters, of which four have been closely examined by scientists. The largest one is 35 metres deep and 40 metres in diametert.

Source : The Siberian Times 

You will find several posts about this topic on pages of this blog written on April 22nd and June 15th 2017.

Cratère d’explosion en Sibérie (Crédit photo: The Siberian Times)

La fonte du permafrost libérerait du protoxyde d’azote // It is feared the melting of permafrost may release nitrous oxide

Selon le site web de la chaîne d’information France Info, une quantité toujours plus importante de protoxyde d’azote – un gaz hilarant – risque d’être relâchée dans l’atmosphère de l’Arctique sous l’effet du réchauffement climatique. C’est ce que révèle une étude parue dans les Proceedings of the National Academy of Sciences . Ce protoxyde d’azote (N20) est enfermé dans le permafrost qui est en train de fondre à une vitesse impressionnante dans cette région du monde

Les chercheurs ont réalisé seize prélèvements de pergélisol en Laponie finlandaise, qu’ils ont congelés puis réchauffés. Selon leurs travaux, les émissions de protoxyde d’azote sont d’autant plus probables que la surface de la tourbe est vierge en végétation. En effet, les plantes absorbent l’azote du sol et réduisent le stock disponible pour la production de protoxyde d’azote. Les plantes sont donc très efficaces pour réduire les émissions de protoxyde d’azote.

Selon les auteurs de l’étude, les régions à forte probabilité d’émission de N2O couvrent un quart de l’Arctique. Ils ajoutent que ce gaz possède un pouvoir de réchauffement 300 fois plus important à celui du dioxyde de carbone. Pour l’heure, ce gaz n’est pas pris en compte dans les modèles des climatologues, car les quantités d’émission sont jugées négligeables, contrairement au méthane, qui inquiète beaucoup les scientifiques. Toutefois, le dégel croissant du permafrost pourrait changer la donne.

Un autre chercheur précise que cette étude ne peut livrer que des informations partielles à la compréhension du phénomène car les échantillons de pergélisol ont été congelés et réchauffés en laboratoire. Il existe donc une incertitude en raison des différences selon les spécificités du terrain, notamment l’étendue des tourbières.

De mon point de vue, cette émission de protoxyde d’azote ne viendra pas bouleverser la situation car elle est probablement minime est n’est pas généralisée. De toute façon, elle ne devrait pas avoir de conséquence pour la population locale qui est très disséminée. Les gaz les plus préoccupants sont le CO2 et surtout le méthane dont on connaît les effets extrêmement négatifs.

S’il y a quelqu’un que le protoxyde d’azote laisse indifférent, c’est bien le président des Etats-Unis qui vient d’annoncer que son pays sort de l’Accord de Paris sur le climat. La raison est que l’accord est mauvais pour les Etats-Unis et nuit à l’économie du pays. Une fois encore, on apprécie l’intelligence du personnage. La décision de Donald Trump sera approuvée par un grand nombre d’Américains qui ont été conditionnés à l’idée que le réchauffement climatique appartient à un cycle naturel et n’a rien à voir avec leurs activités industrielles. J’ai encore pu m’en rendre compte le mois dernier lors de discussions avec les personnes que j’ai rencontrées.

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According to the website of the France Info news channel, an increasing amount of nitrous oxide – a laughing gas – is likely to be released into the atmosphere of the Arctic as a result of global warming. This was revealed by a study published in the Proceedings of the National Academy of Sciences. Nitrous oxide (N20) is enclosed in the permafrost which is melting at an impressive speed in this region of the world
The researchers carried out sixteen permafrost samples in Finnish Lapland, which they froze and then heated. According to their work, emissions of nitrous oxide are all the more likely as the surface of the peat is devoid of vegetation. In fact, plants absorb nitrogen from the soil and reduce the stock available for the production of nitrous oxide. Plants are therefore very effective in reducing emissions of nitrous oxide.
According to the authors of the study, regions with a high probability of N2O emissions cover a quarter of the Arctic. They add that this gas has a heating capacity 300 times greater than that of carbon dioxide. For the time being, this gas is not taken into account in climate models, because the emission quantities are considered negligible, unlike methane, which worries scientists a lot. However, the increasing melting of permafrost could change the situation.
Another researcher says that this study can provide only partial information to understand the phenomenon because permafrost samples have been frozen and heated in a laboratory. There is therefore uncertainty due to differences with the characteristics on the field, particularly the extent of the peatlands.
From my point of view, this emission of nitrous oxide will not upset the situation because it is probably minimal and is not generalized. In any case, it should not have any consequences for the local population, which is very sparse. The gases of greatest concern are CO2 and especially methane whose effects are extremely negative.

The U.S. president is not preoccupied with the nitrous oxide emissions. He has just announced that his country would withdraw from the Paris climate Agreement. The reason is that the Agreement is bad for the United States and detrimental to its economy. Once again, one can admire the intelligence of this man. Donald Trump’s decision will be approved by a great number of Americans who have beeen conditioned to the idea that climate change belongs to a natural cycle and has nothing to do with their industrial activities. This was confirmed by talks with people I met in May during my journey across American West.

La Réserve Mondiale de Semences du Svalbard victime du réchauffement climatique // The Global Seed Vault, a new victim of climate change

Conçue dans l’univers de glace du Spitzberg pour protéger les graines les plus précieuses de notre planète contre toute catastrophe mondiale et assurer l’approvisionnement alimentaire de l’humanité, la Réserve Mondiale de Semences du Svalbard, enfouie dans une montagne à l’intérieur du Cercle Polaire arctique, a subi les assauts du réchauffement climatique qui a généré des températures record pendant le dernier hiver et provoqué l’entrée d’eaux de fonte dans le tunnel d’entrée de la Réserve.
La Réserve se trouve sur l’île norvégienne du Spitsberg et contient près d’un million de paquets de graines, chacune d’entre elles étant une importante source alimentaire. Lorsque la Réserve a été ouverte en 2008, on pensait que le pergélisol profond à travers lequel elle était creusée offrirait une protection fiable contre « le défi des catastrophes naturelles ou celles causées par l’homme ».
Toutefois, la hausse des températures dans l’Arctique à la fin de 2016, l’année la plus chaude jamais enregistrée, a entraîné une fonte du permafrost et de fortes pluies à une époque où il aurait dû neiger. Heureusement, l’eau de fonte n’a pas atteint la Réserve proprement dite et les précieuses graines restent pour l’instant en sécurité, à une température de stockage de -18°C.
Cet incident a mis en doute la capacité de la Réserve à servir de lieu de survie pour l’humanité si une catastrophe frappait notre planète. Ses gestionnaires attendent maintenant pour voir si la chaleur extrême de l’hiver dernier est exceptionnelle ou si elle se renouvellera, ou sera même dépassée sous l’effet du changement climatique. La fin de l’année 2016 a vu des températures moyennes supérieures de 7°C à la normale au Spitsberg, ce qui a entraîné la fonte du pergélisol.
Des précautions sont prises, y compris pour étanchéifier le tunnel de 100 mètres de long percé dans la montagne et pour creuser des tranchées destinées à canaliser les eaux de fonte et de pluie. Les équipements électriques du tunnel, susceptibles de produire de la chaleur, ont été retirés et des pompes ont été installées dans la Réserve en cas de nouvelle inondation.
Source: presse internationale.

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It was designed as an impregnable deep-freeze to protect the world’s most precious seeds from any global disaster and ensure humanity’s food supply forever. But the Global Seed Vault, buried in a mountain deep inside the Arctic Circle, has been breached after global warming produced extraordinary temperatures over the winter, sending meltwater gushing into the entrance tunnel.

The vault is on the Norwegian island of Spitsbergen and contains almost a million packets of seeds, each a variety of an important food crop. When it was opened in 2008, the deep permafrost through which the vault was sunk was expected to provide “failsafe” protection against “the challenge of natural or man-made disasters”.

But soaring temperatures in the Arctic at the end of the world’s hottest ever recorded year led to melting and heavy rain, when light snow should have been falling. Fortunately, the meltwater did not reach the vault itself, and the precious seeds remain safe for now at the required storage temperature of -18°C.

But the breach has questioned the ability of the vault to survive as a lifeline for humanity if catastrophe strikes. The vault’s managers are now waiting to see if the extreme heat of this winter was a one-off or will be repeated or even exceeded as climate change heats the planet. The end of 2016 saw average temperatures over 7°C above normal on Spitsbergen, pushing the permafrost above melting point.

The vault managers are now taking precautions, including major work to waterproof the 100-metre-long tunnel into the mountain and digging trenches into the mountainside to channel meltwater and rain away. They have also removed electrical equipment from the tunnel that produced some heat and installed pumps in the vault itself in case of a future flood.

Source : International press.

Source: Global Seed Vault.