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La Science peut-elle permettre la détection des nuages de cendre volcanique? // Can Science help detect volcanic ash clouds?

En 2010, l’éruption de l’Eyjafjallajökull en Islande a déclenché une vague de panique dans le ciel et les nuages ​​de cendre ont paralysé le trafic aérien dans une grande partie de l’Europe. Dans les années qui ont suivi, plusieurs tentatives ont été faites pour essayer de trouver des solutions afin d’éviter que semblable problème se reproduise à l’avenir. Cependant, aucun progrès significatif n’a été réalisé dans ce domaine. Si un autre énorme nuage de cendre devait envahir le ciel européen, il est fort probable que les avions seraient de nouveau cloués au sol.
Un article récemment publié sur le site web Science News explique qu’un nouvel algorithme pourrait «permettre de protéger les avions contre les dangereuses cendres volcaniques». On nous dit qu’il faut cinq à dix minutes à la cendre volcanique pour atteindre une hauteur de 11 kilomètres dans le ciel et se trouver ainsi sur les couloirs des vols  commerciaux, avec un risque certain pour les moteurs des aéronefs.
Les scientifiques ont mis au point un nouvel algorithme permettant d’identifier et de suivre rapidement la trajectoire des nuages ​​de cendre produits par les éruptions. Ils expliquent qu’en utilisant des images satellites, le programme peut mesurer la température, la hauteur et la trajectoire des nuages en l’espace de trois minutes environ.
En suivant les panaches de cendre quasiment en temps réel, les scientifiques peuvent alerter les autorités compétentes et leur conseiller de modifier les bulletins d’alerte concernant les cendres volcaniques ou de modifier les trajectoires de vol des avions se dirigeant vers des éruptions potentiellement dangereuses. La nouvelle technologie pourrait être particulièrement utile pour les volcans qui ne sont pas surveillés dans les régions qui se trouvent loin de tout. Il faut savoir que sur environ 1 500 volcans actifs dans le monde, moins de 10% sont surveillés.
L’algorithme numérise les images prises par les satellites météorologiques américains et japonais en orbite autour de l’équateur et qui enregistrent les images de vastes étendues de la Terre toutes les 30 secondes.
La difficulté consiste à faire la différence entre les types de nuages, par exemple entre les nuages éruptifs et la formation de gros nuages d’orages. Dans ce cas, l’algorithme analyse la «température de luminosité». En effet, lorsque des nuages ​​de cendre surchauffés montent dans le ciel, ils refroidissent rapidement à l’approche de la stratosphère.
Les chercheurs ont mis au point l’algorithme en se basant sur 79 éruptions volcaniques observées dans les données satellitaires de 2002 à 2017. Lorsque l’algorithme a utilisé des données de générations précédentes, il a pu identifier avec précision les nuages ​​de cendre dans environ 55% des cas. À l’aide de données provenant de satellites plus récents, le programme a repéré les nuages ​​dans près de 90% des cas.

Source: Science News.

L’article montre que des progrès ont été accomplis, mais mettre face à face la Science et la Nature peut être dangereux car la Nature n’est pas une science exacte. Je ne voudrais pas être dans un avion confronté aux 10% de nuages ​​de cendre qui n’ont pas été détectés par le programme scientifique décrit dans l’article!
Source: Science News.

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In 2010, the eruption of Eyjafjallajökull in Iceland sent a wave of panic in the skies and the ash clouds paralysed air traffic in a large part of Europe. In the years that followed, several attempts were made to try and find solutions in order to avoid similar problems in the future. However, no significant progress has been made. Should another huge ash cloud invade the European skies it is highly likely that the planes will be grounded again.

A recent article released on the website Science News explains us that a new algorithm could “help protect planes from damaging volcanic ash.” We are told that it takes five to ten minutes for volcanic ash to shoot 11 kilometres into the sky  and reach altitudes at which commercial jets cruise, and potentially harm their engines.

Scientists have developed a new algorithm that can identify and track explosive ash clouds soon after volcanoes erupt. They explain that by using satellite imagery, the program can measure the temperature, height and trajectory of the expanding clouds within about three minutes.

By tracking the ash plumes in near real time, scientists can alert aviation authorities if there is a need to alter any volcanic ash advisories or change the flight paths of any planes flying toward hazardous eruptions. The new technology could be especially useful for tracking unmonitored volcanoes in remote regions. Out of the roughly 1,500 active volcanoes across the globe, fewer than 10 percent are monitored.

The algorithm works by scanning images taken by U.S. and Japanese weather satellites that zip around the equator, snapping pictures of large swaths of the Earth as frequently as every 30 seconds.

The challenge is to tell the difference between different types of clouds. To distinguish the eruption of volcanic ash clouds and the formation of large thunderstorms, for example, the algorithm analyzes the “brightness temperature”. Indeed, as superheated ash clouds surge into the sky, they cool quickly as they near the stratosphere.

The researchers trained the algorithm on 79 volcanic eruptions seen in satellite data from 2002 to 2017. When the algorithm used data from earlier satellite generations, it accurately identified ash clouds about 55 percent of the time. Using data from newer satellites, the program spotted the clouds in nearly 90 percent of cases.

Source : Science News.

The article shows us that progress is being made, but confronting Science with Nature can be dangerous as Nature is by no means an exact science. I would not like to be in a plane confronted with the 10 percent of ash clouds that were not spotted by the scientific program described in the article!

Nuage de cendre produit par l’éruption de l’Eyjafjallajökull (Islande) en 2010 (Crédit photo: Wikipedia)

Les aérosols atmosphériques vus par la NASA // Atmospheric aerosols seen by NASA

Les vagues de chaleur, les ouragans et autres phénomènes météorologiques extrêmes sont la face visible du changement climatique, mais ils n’en sont pas les seuls signes. Une nouvelle image virtuelle diffusée par la NASA montre un autre problème causé indirectement par le réchauffement climatique: les particules et gouttelettes en suspension dans l’air. Sur l’image qui montre la situation le 23 août 2018, ces «aérosols» proviennent de la poussière, des cendres volcaniques et d’autres sources. Ils sont particulièrement denses cette année en raison des incendies en Californie, en Colombie-Britannique et dans le sud de l’Afrique.
La NASA indique que les aérosols présentés sur l’image ne sont « pas une représentation directe des données satellitaires ». Pour créer la carte, les scientifiques ont réuni les données du modèle GEOS FP [Goddard Earth Observing System Forward Processing] avec d’autres données et images satellitaires. Les particules de carbone noir sont indiquées en rouge, les aérosols de sel de mer soulevés par les tempêtes sont en bleu, tandis que la poussière est représentée en violet.
Les chercheurs ont également superposé les données de lumière nocturne fournies par le Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), radiomètre à imagerie infrarouge visible installé sur le satellite Suomi NPP, ce qui permet de voir les villes et les villages. Les couleurs et les lumières se mélangent pour former une image en forme de tourbillon à la fois fascinante et inquiétante.
La NASA remarque que « certains événements qui apparaissent que l’image virtuelle posaient de sérieux problèmes au sol ». En effet, les cyclones tropicaux Soulik et Cimaron étaient sur le point de frapper la Corée du Sud et le Japon, tandis que Hawaii se préparait à affronter les pluies diluviennes et les inondations provoquées par l’ouragan Lane. La fumée provenait en grande partie de la Californie et de la Colombie-Britannique. Au plus fort des incendies en Colombie-Britannique, l’indice de la qualité de l’air à Prince George dépassait tous les niveaux et il faisait nuit noire alors que l’on était le matin.
Les scientifiques expliquent que les ouragans, les cyclones, les vagues de chaleur extrême et les incendies de forêt sont tous exacerbés par le réchauffement climatique. Jusqu’à présent en 2018, 118 records de chaleur ont été enregistrés à travers le monde. Les incendies de forêt ont dévasté l’Amérique du Nord, mais aussi la Grèce et d’autres régions. Tout cela crée un cycle permanent qui s’auto-entretient. Les températures plus élevées de l’Arctique libèrent le CO2 du pergélisol, des glaciers et des lacs, tandis que les aérosols provenant des feux de forêt renforcent l’effet de serre et font monter les températures.
Source: NASA.

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Heatwaves, hurricanes and other extreme weather are the visible face of climate change, but they are not the only signs. A grim new visualization from NASA shows another problem caused indirectly by global warming: airborne particles and droplets. These « aerosols, » shown on a single day on August 23rd, 2018, come from dust, volcanic ash and other sources. They are particularly brutal this year because of fires in California, British Columbia and the southern part of Africa.

NASA notes that the aerosols shown are « not a direct representation of satellite data. » To create the map, scientists married data from the Goddard Earth Observing System Forward Processing (GEOS FP) model with other satellite data and images. Black carbon particles are shown in red, sea spray salt aerosol lofted by storms are blue, while dust is shown in purple.

Researchers also superimposed night light data from the Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) on the Suomi NPP satellite showing towns and cities. The colours and lights mix to form a swirl-like image that is at once dazzling and alarming.

NASA notes that « some of the events that appear in the visualization were causing pretty serious problems on the ground. » Namely, tropical cyclones Soulik and Cimaron were about to hit South Korea and Japan, while Hawaii braced for floods and rains caused by Hurricane Lane taht eventually became a tropical storm. The smoke came largely from California and Canada’s British Columbia. At the peak of the BC fires, the air quality index in Prince George was literally off the charts, and it looked like nighttime when it was actually morning.

Scientists say that hurricanes, cyclones, extreme heat and wildfires are all exacerbated by global warming. So far this year, 118 all-time heat records have fallen across the globe, and forest fires have devastated not just North America but Greece and other regions. All of that creates a self-perpetuating cycle, as warmer Arctic temperatures release CO2 from permafrost, glaciers and lakes, while aerosols from forest fires enhance the greenhouse effect, boosting temperatures.

Source: NASA.

Source: NASA

De la glace de l’Antarctique à la sécheresse en Europe // From the ice in Antarctica to the drought in Europe

Au fil des mois, les mauvaises nouvelles continuent à arriver sur l’avenir de la planète Terre. Ainsi, le très sérieux National Geographic nous apprend – ou plutôt nous confirme – que la banquise antarctique se fissure à une vitesse jamais égalée

En juillet 2017, la plate-forme glaciaire Larsen C a fini de se fracturer et a libéré l’un des plus grands icebergs de l’histoire. Dénommé A68, l’iceberg s’est complètement désolidariser de Larsen C. Pour les scientifiques, le travail n’a fait que commencer. En effet, la surveillance de l’A68 et des autres icebergs dans la mer de Weddell est crucial pour comprendre les effets du changement climatique sur cette région et le reste du monde.

Le problème, c’est que l’Antarctique entre dans l’hiver avec l’arrivée de la nuit polaire. L’orbite elliptique de la terre étant inclinée, l’Antarctique n’a que deux saisons : l’été et l’hiver. Six mois par an, le continent est donc plongé dans l’obscurité.

Les scientifiques de la NASA ont développé de nouveaux outils pour que leur satellite Landsat 8 puisse continuer de surveiller l’Antarctique quelle que soit la saison. Au lieu de capter la luminosité, le capteur infrarouge thermique (Thermal Infrared Sensor, ou TIRS), est capable de prendre des images mesurant les différences de températures entre l’eau et les différentes couches de glace. Les images infrarouges sont ensuite nuancées en gris ou colorisées pour mettre en avant les différences de température dans la zone surveillée. Quand l’iceberg A68 s’est détaché de la plate-forme Larsen C, les scientifiques n’ont pas été en mesure d’estimer à quel moment précis l’événement s’était produit.

Les températures de l’eau et de la glace changent chaque jour, mais le satellite passe régulièrement au-dessus de la zone, de telle sorte que les moindres changements peuvent être enregistrés. Grâce à cette technologie, les scientifiques de la NASA ont pu observer que depuis leur détachement, l’iceberg A68 et ses voisins se sont déplacés au gré des tempêtes et des courants dans la mer de Weddell. Les images montrent également que de nouvelles fractures sont probablement en train de se former sur la plateforme Larsen C, menaçant sa stabilité.

Source : National Geographic.

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En Europe continentale, ce n’est pas la glace qui est à l’ordre du jour, mais l’ampleur et l’intensité des sécheresses dans les prochaines décennies. Selon une étude récente réalisée par un groupe international de chercheurs, la surface du continent européen concernée par la sécheresse des sols pourrait doubler, dans un scénario de réchauffement global à 3°C par rapport à l’époque préindustrielle. L’intensité et la durée des périodes de sécheresse devraient également s’accentuer. Cela pose la question de l’adaptation des populations et des activités économiques comme l’agriculture face à ce risque grandissant.

Avec le réchauffement du climat, on s’attend à ce que l’évaporation de l’eau contenue dans les sols devienne de plus en plus importante. Bien qu’un épisode isolé de sécheresse ne soit pas forcément imputable au changement climatique, ce dernier va avoir tendance à l’exacerber. Par ailleurs, l’assèchement des sols intensifie le réchauffement de la masse d’air, surtout pendant la période estivale. Cette boucle amplificatrice a pu être mise en évidence durant l’été 2003, par exemple.

Une étude parue le 23 avril 2018 dans la revue Nature Climate Change s’est intéressée à l’évolution de la surface concernée par les sécheresses en Europe ainsi qu’à leur durée dans différents scénarios de changement climatique pour ce siècle. Il en ressort que le réchauffement global induit une intensification et une extension significatives du déficit hydrique sur le continent européen. Cependant, l’impact n’est pas le même selon la saison et la zone du continent considérée. Ainsi, dans le nord de l’Europe, l’humidité des sols augmentera en hiver et au printemps et diminuera en été et en automne. À l’inverse, le sud de l’Europe s’asséchera, peu importe la saison.

L’amplitude des changements dépend fortement du scénario étudié. Avec un réchauffement de 3°C par rapport au préindustriel – ce qui est la tendance actuelle – la surface du continent concernée par la sécheresse doublerait, passant d’une moyenne de 13 % sur la période 1971-2000 à 26 % aujourd’hui. Quant à la durée du déficit hydrique, elle serait multipliée par un facteur 2 à 3. Autrement dit, dès que les conditions météorologiques seront favorables à la mise en place d’une sécheresse, celle-ci s’exprimera plus facilement, sera plus étendue et durera plus longtemps. En conséquence, l’extrême de 2003 pourrait devenir deux fois plus fréquent. La zone méditerranéenne serait particulièrement touchée par cette évolution, la surface concernée passant de 28 % à 49 % dans le scénario le plus pessimiste. Au contraire, les portions atlantique, alpine et scandinave du continent seraient les moins affectées.

Ces projections confirment les résultats d’études antérieures. Elles suggèrent un besoin urgent d’adaptation des populations et des activités économiques qui dépendent de la disponibilité en eau, afin de minimiser les impacts socio-économiques et les tensions politiques qui pourraient en découler. Elles mettent également l’accent sur le besoin de limiter le réchauffement global dans le but de réduire la tendance à l’assèchement des sols et ses effets collatéraux sur la biodiversité.

Source: Science Post.

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Over time, bad news continues to arrive on the future of planet Earth. Keeping up with this tendency, the very serious National Geographic tells us – or rather confirms – that the Antarctic ice sheet is cracking at an unprecendented speed
In July 2017, the Larsen C Ice Shelf ended up fracturing and released one of the largest icebergs in history. Called A68, the iceberg completely disassociated itself from Larsen C. For scientists, the work has only just begun. Indeed, monitoring A68 and other icebergs in the Weddell Sea is crucial to understanding the effects of climate change on this region and the rest of the world.
The problem is that Antarctica is entering winter with the arrival of the polar night. The elliptical orbit of the Earth being inclined, Antarctica has only two seasons: summer and winter. Six months a year, the continent is plunged into darkness.
NASA scientists have developed new tools for their Landsat 8 satellite to keep monitoring Antarctica regardless of the season. Instead of capturing the brightness, the Thermal Infrared Sensor (TIRS) is able to take photos by measuring the temperature differences between the water and the different layers of ice. The infrared images are then shaded in gray or colorized to highlight the temperature differences in the area being monitored. When the A68 iceberg broke off from the Larsen C platform, scientists were not able to estimate exactly when the event occurred.
Water and ice temperatures change every day, but the satellite passes regularly over the area, so that the slightest changes can be recorded. Thanks to this technology, NASA scientists have observed that since their detachment, the A68 iceberg and its neighbours have moved with storms and currents in the Weddell Sea. The images also show that new faults are probably forming on the Larsen C ice-shelf, threatening its stability.
Source: National Geographic.

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In continental Europe, it is not ice that is on the agenda, but the scale and intensity of droughts in the coming decades. According to a recent study by an international group of researchers, the area of ​​the European continent affected by soil drought could double, in a global warming scenario at 3°C compared to pre-industrial times. The intensity and duration of drought periods should also increase. This raises the question of the adaptation of populations and economic activities – such as agriculture – to this growing risk.
With global warming, it is expected that the evaporation of water from the soil will become more and more important. Although an isolated episode of drought is not necessarily caused by climate change, it will have a tendency to exacerbate it. On the other hand, the drying of the soil intensifies the warming of the air, especially during the summer period. This amplifying loop could be seen during the summer of 2003, for example.
A study published on April 23rd, 2018 in the journal Nature Climate Change looked at the evolution of the area affected by droughts in Europe and their duration in different scenarios of climate change for this century. It shows that global warming induces a significant intensification and extension of the water deficit on the European continent. However, the impact is not the same depending on the season and the area of ​​the continent which is considered. In northern Europe, soil moisture will increase in winter and spring and decrease in summer and autumn. Conversely, the south of Europe will dry up, regardless of the season.
The amplitude of the changes depends strongly on the studied scenario. With a pre-industrial warming of 3°C – which is the current trend – the area of ​​the continent affected by drought would double from an average of 13% over the period 1971-2000 to 26% today. As for the duration of the water deficit, it would be multiplied by a factor of 2 to 3. In other words, as soon as the weather conditions are favorable to the setting up of a drought, this one will express itself more easily, will be more extensive and will last longer. As a result, the extreme drought of 2003 could become twice as common. The Mediterranean area would be particularly affected by this evolution ans the concerned area would increase from 28% to 49% in the most pessimistic scenario. On the contrary, the Atlantic, Alpine and Scandinavian portions of the continent would be the least affected.
These projections confirm the results of previous studies. They suggest an urgent need for adaptation of populations and economic activities that depend on water availability, in order to minimize the socio-economic impacts and political tensions that may result. They also emphasize the need to limit global warming in order to reduce the tendency of the soil to dry up and its collateral effects on biodiversity.
Source: Science Post.

Vue de la Péninsule antarctique et de la Barrière de Larsen (Source : Wikipedia)

Kilauea (Hawaii): Images satellites de l’éruption // Satellite images of the eruption

Les photos satellites du Kilauea prises avant et après la dernière éruption montrent à quel point l’environnement a été modifié par la lave. Les images ont été publiées le 8 juin 2018 par l’Agence Spatiale Européenne (ESA). Sur la première image, prise le 23 mai, le site de l’éruption est bien visible et on note le présence de quelques petits nuages. Le volcan est à peine visible à travers d’épais nuages de gaz et de vapeur sur la deuxième photo prise le 7 juin. Ces nuages sont produits par le contact de la lave et de l’eau de l’océan.

Source : ESA.

Dans ses derniers bulletins, le HVO indique que l’éruption continue. Elle est toujours alimentée par la Fracture n° 8 d’où jaillit toujours une impressionnante fontaine de lave qui atteint jusqu’à 65 mètres de hauteur. Aucun changement significatif n’a été observé dans le champ de lave généré par cette fracture. Aucune activité n’a été détectée sur les autres fractures.

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Satellite images of  Kilauea Volcano taken before and after the latest eruption show just how much the environment has changed as a result of the lava. The images were released on June 8th, 2018 by the European Space Agency. In the first image, taken on May 23rd, the eruption site is visible through a sparse amount of clouds. The volcano is barely visible through thick clouds of vas and vapour produced by the lava hitting the ocean water.

Source: ESA.

In its latest reports, HVO indicates that the eruption continues at Fissure 8 with vigorous fountains reaching heights of about 65 metres. No significant changes have been observed in the Fissure 8 flow field. There is no lava activity from the other fissures.

Source: European Space Agency