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Nouvelle étude sur l’impact sanitaire de l’éruption dans l’Holuhraun (Islande) //A new study of the health impact of the Holuhraun eruption (Iceland)

Une nouvelle étude de l’éruption dans l’Holuhraun (Islande) a révélé un risque sanitaire non détecté à l’époque, dû à la forte concentration de particules fines découvertes dans un deuxième panache volcanique.
Une équipe de scientifiques de l’Université de Leeds a étudié l’évolution de la chimie du panache émis lors de l’éruption de l’Holuhraun (Islande) en 2014-2015 et a découvert l’existence d’un deuxième type de panache qui a eu une incidence sur la qualité de l’air.
Ce deuxième panache a atteint les villes islandaises bien après que l’alerte sanitaire provoquée par le panache initial ait été levée. L’analyse de ce deuxième panache, baptisé ‘plumerang’, a révélé que le soufre émis par le volcan avait évolué de l’état de gaz à celui de particule lors de son séjour dans l’atmosphère. Cette évolution signifie que les niveaux de dioxyde de soufre (SO2) à l’intérieur du ‘plumerang’ étaient faibles et entraient dans les normes de qualité de l’air définies par la Commission Européenne ; il n’y avait donc pas lieu d’émettre un message d’alerte sanitaire. Cependant, les échantillons examinés par les scientifiques de l’Université de Leeds montrent que ce deuxième panache était relativement riche en particules fines contenant de fortes concentrations d’acide sulfurique et d’éléments traces métalliques. Les concentrations de ces derniers ne se sont pas réduites au cours de l’évolution du panache et on y relève des métaux lourds que l’on trouve habituellement dans la pollution de l’air d’origine anthropique. Ils provoquent des effets néfastes sur la santé. Pendant au moins 18 jours pendant l’éruption de 6 mois, le ‘plumerang’ a envahi Reykjavík, alors que les bulletins officiels ne faisaient état d’aucun panache.

Les particules fines détectées dans le ‘plumerang’ sont de si petite taille qu’elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons et causer de graves problèmes de santé, comme l’intensification des crises d’asthme. On estime que l’exposition à court et à long terme à ce type de particules fines provenant aussi bien de sources humaines que naturelles, provoque plus de trois millions de décès prématurés par an et reste le risque sanitaire environnemental le plus important en Europe. Les personnes vivant à Reykjavik ont ​​fait état d’une sensation de brûlure dans la gorge et les yeux alors que les niveaux de SO2 étaient officiellement dans les limites acceptables de qualité de l’air, mais également au moment où le ‘plumerang’ riche en particules se trouvait sur la ville.
Au cours de l’éruption qui a duré de six mois, les prévisions quotidiennes du Met Office islandais sur la dispersion du panache éruptif ne prenaient en compte que les concentrations de SO2 dans le panache initial. Le ‘plumerang’ n’entrait pas dans le cadre de la surveillance de la pollution atmosphérique volcanique.
L’étude, publiée dans Earth and Planetary Science Letters, recommande que, lors de futures éruptions riches en gaz, les panaches initiaux et les ‘plumerangs ‘ soient pris en compte lors de la prévision de la pollution atmosphérique, de la dispersion et de la trajectoire du panache. L’éruption dans Holuhraun a provoqué l’un des événements de pollution volcanique les plus intenses et les plus étendus depuis des siècles. On estime que la quantité de dioxyde de soufre rejetée dans l’atmosphère était environ deux fois supérieure à celle de l’ensemble des émissions de SO2 générées par l’espace économique européen pendant un an.
Source: Université de Leeds et presse scientifique.

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A new study of the Holuhraun eruption (Iceland) has found a previously undetected potential health risk from the high concentration of small particles found in a boomerang-like return of a volcanic plume.

A team of scientists at the University of Leeds traced the evolution of the plume chemistry from the 2014-2015 Icelandic Holuhraun eruption and found a second type of plume that impacts air quality.

This second plume had circled back to Icelandic towns long after the health warning about the initial plume had been lifted. The return of this second, mature, plume, which was referred to as a ‘plumerang’, showed that the volcanic sulphur had undergone a gas-to-particle conversion by spending time in the atmosphere. This conversion meant that the sulphur dioxide (SO2) levels of the ‘plumerang’ were reduced and within the European Commission air quality standards and therefore there were no health advisory messages in place. However, samples showed that the mature plume was instead very rich in fine particles which contained high concentrations of sulphuric acid and trace metals. The concentrations of these trace metals did not reduce as the plume matured and included heavy metals found in human-made air pollution that are linked to negative health effects. On at least 18 days during the 6-month long eruption the ‘plumerang’ was in the capital city of Reykjavík, while the official forecast showed ‘no plume’.

The fine particles found in the ‘plumerang’ are so small they can penetrate deep into the lungs, potentially causing serious health problems such as exacerbating asthma attacks. It is estimated that short and long-term exposure to this type of fine particles, from both human-made and natural sources, cause over three million premature deaths globally per year and remains the single largest environmental health risk in Europe. People living in Reykjavik described a burning sensation in the throat and eyes when the SO2 levels would have been well within air quality standards but the particle-rich ‘plumerang’ would have been over the city.

During the six-month-long eruption, the Icelandic Meteorological Office’s daily forecasts of the plume dispersion accounted only for SO2 concentrations in the young plume. The mature plume was not forecast as part of volcanic air pollution monitoring.

The study, published in Earth and Planetary Science Letters, recommends that in future gas-rich eruptions both the young and mature plumes should be considered when forecasting air pollution and the dispersion and transport pattern of the plume. The Holuhraun eruption caused one of the most intense and widespread volcanogenic air pollution events in centuries. It is estimated that the amount of sulphur dioxide released into the atmosphere was roughly two times that of a yearly total of SO2 emissions generated by the European Economic area.

Source: University of Leeds and scientific press.

Source: Met Office islandais

 

La glace et le feu de la Terre // Ice and fire on Earth

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Geophysical Research Letters, des chercheurs de l’Université d’Harvard ont émis une nouvelle hypothèse sur ce qui a causé la plus grande glaciation de l’histoire de la Terre, connue sous le nom de «Terre boule de neige», en sachant que notre planète ressemblait davantage à une boule de glace. Les géologues et les climatologues essayent depuis longtemps de trouver une explication à ce phénomène, sans apporter de réponse vraiment convaincante.

Les chercheurs d’Harvard ont focalisé leur étude sur le début du Sturtien, période où la Terre était recouverte de glace, il y a environ 717 millions d’années. À cette époque, un énorme événement volcanique a secoué la région qui se trouve aujourd’hui entre l’Alaska et le Groenland. Ce n’est peut-être pas une coïncidence. En effet, on sait que l’activité volcanique peut avoir un effet majeur sur l’environnement. La question est donc de savoir comment ces deux événements peuvent être liés.
Au début, l’équipe de chercheurs a pensé c’était l’interaction du basalte avec le CO2 dans l’atmosphère qui avait provoqué le refroidissement. Cependant, si tel était le cas, le refroidissement se serait produit sur une période couvrant des millions d’années alors que la datation radio isotopique des roches volcaniques de l’Arctique canadien révèle une coïncidence beaucoup plus ciblée avec le refroidissement.
Les chercheurs se sont demandés si les aérosols émis par ces volcans auraient pu refroidir rapidement la Terre. Les études géologiques et chimiques de cette région, connue sous le nom de Grande Province Ignée (LIP) de Franklin, ont montré que les roches volcaniques ont émergé à travers des sédiments riches en soufre qui auraient été envoyées dans l’atmosphère pendant l’éruption sous forme de dioxyde de soufre (SO2). Lorsque le SO2 pénètre dans les couches supérieures de l’atmosphère, il est capable de bloquer le rayonnement solaire. En outre, le SO2 bloque encore davantage le rayonnement solaire s’il dépasse la tropopause, la limite entre la troposphère et la stratosphère. S’il atteint cette hauteur, il est moins susceptible d’être renvoyé vers la Terre lors des précipitations ou en étant mélangé à d’autres particules. Cette situation prolonge sa présence dans l’atmosphère ; elle passe d’environ une semaine à environ un an. La hauteur de la tropopause dépend du climat global de la planète; plus la planète est froide, plus la tropopause est basse. Au cours de l’histoire de la Terre, pendant les périodes très chaudes, le refroidissement lié à l’activité volcanique n’a pas pu être très important parce que la Terre était protégée par une tropopause chaude et élevée. Dans des conditions plus fraîches, le climat de la Terre devient particulièrement vulnérable à ces types de perturbations volcaniques.
Un autre aspect important est l’endroit où les panaches SO2 ont atteint la stratosphère. En raison de la dérive continentale, il y a 717 millions d’années, la Grande Province Ignée de Franklin où ces éruptions ont eu lieu se trouvait à proximité de l’équateur, point d’entrée de la majeure partie du rayonnement solaire qui assure la chaleur de la Terre. Ainsi, un gaz capable de réfléchir efficacement la lumière est entré dans l’atmosphère au bon endroit et à la bonne hauteur pour provoquer le refroidissement. Mais un autre élément était nécessaire pour donner naissance à un tel scénario.
Les éruptions qui rejetaient du soufre il y a 717 millions d’années ont été produites par des volcans qui s’étiraient sur une distance de 3000 kilomètres à travers le Canada et le Groenland. Au lieu de présenter des éruptions explosives ponctuelles, ces volcans ont probablement eu des éruptions de longue durée comme ceux d’Hawaï et d’Islande de nos jours. Les chercheurs ont démontré qu’une dizaine d’années d’éruptions continues de ce type de volcans avaient pu envoyer suffisamment d’aérosols dans l’atmosphère pour déstabiliser rapidement le climat. Plus il y a de glace, plus la lumière du soleil est réfléchie et plus la planète se refroidit. Une fois que la glace a atteint une latitude correspondant à la Californie actuelle, la boucle de rétroaction positive prend le dessus et l’effet de ‘boule de neige’ devient quasiment inarrêtable.

On a tendance à penser que le climat consiste en un immense système qui se modifie très difficilement. Toutefois, on a assisté à des changements spectaculaires dans le passé et il y a de fortes chances qu’un nouveau changement soudain se produise à l’avenir. Comprendre comment de tels changements peuvent se produire permettra aux chercheurs de mieux comprendre comment les grandes extinctions ont eu lieu, quel impact les approches proposées de géo-ingénierie pourraient avoir sur le climat et comment les climats changent sur d’autres planètes. Cette étude par les chercheurs d’Harvard montre que la Terre est une planète dynamique qui a connu de brusques transitions. Il y a tout lieu de croire que les transitions climatiques rapides de ce type sont la norme, et sont loin d’être exceptionnelles

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In a new study published in Geophysical Research Letters, Harvard University researchers have emitted a new hypothesis about what caused the largest glaciation event in Earth’s history, known as ‘snowball Earth’. Geologists and climate scientists have been searching for the answer for years but the root cause of the phenomenon has remained elusive.

Researchers have pinpointed the start of what’s known as the Sturtian ‘snowball Earth’ event to about 717 million years ago. At around that time, a huge volcanic event devastated an area from present-day Alaska to Greenland. This might not be a coincidence. Indeed, we know that volcanic activity can have a major effect on the environment, so the big question was to know how these two events could be related.

At first, the research team thought basaltic rock interacted with CO2 in the atmosphere and caused cooling. However, if that were the case, cooling would have happened over millions of years and radio-isotopic dating from volcanic rocks in Arctic Canada suggest a far more precise coincidence with cooling.

Researchers in the team wondered whether aerosols emitted from these volcanoes could have rapidly cooled Earth. Geological and chemical studies of this region, known as the Franklin large igneous province, showed that volcanic rocks erupted through sulphur-rich sediments, which would have been pushed into the atmosphere during eruption as sulphur dioxide (SO2). When SO2 gets into the upper layers of the atmosphere, it is very good at blocking solar radiation. Besides, SO2 is most effective at blocking solar radiation if it gets past the tropopause, the boundary separating the troposphere and stratosphere. If it reaches this height, it is less likely to be brought back down to earth in precipitation or mixed with other particles, extending its presence in the atmosphere from about a week to about a year. The height of the tropopause barrier all depends on the background climate of the planet; the cooler the planet, the lower the tropopause. In periods of Earth’s history when it was very warm, volcanic cooling would not have been very important because the Earth would have been shielded by this warm, high tropopause. In cooler conditions, Earth becomes uniquely vulnerable to having these kinds of volcanic perturbations to climate.

Another important aspect is where the SO2 plumes reach the stratosphere. Due to continental drift, 717 million years ago, the Franklin large igneous province where these eruptions took place was situated near the equator, the entry point for most of the solar radiation that keeps the Earth warm. So, an effective light-reflecting gas entered the atmosphere at just the right location and height to cause cooling. But another element was needed to form the perfect storm scenario.

The eruptions throwing sulphur into the air 717 million years ago were produced by volcanoes that spanned 3,000 kilometres across Canada and Greenland. Instead of singularly explosive eruptions, these volcanoes can erupt more continuously like those in Hawaii and Iceland today. The researchers demonstrated that a decade or so of continual eruptions from this type of volcanoes could have poured enough aerosols into the atmosphere to rapidly destabilize the climate. The more ice, the more sunlight is reflected and the cooler the planet becomes. Once the ice reaches latitudes around present-day California, the positive feedback loop takes over and the runaway snowball effect is pretty much unstoppable.

It is easy to think of climate as this immense system that is very difficult to change, but there have been very dramatic changes in the past and there is every possibility that as sudden of a change could happen in the future as well. Understanding how these dramatic changes occur could help researchers better understand how extinctions occurred, how proposed geoengineering approaches may impact climate and how climates change on other planets. This research shows that Earth is a dynamic and active place that has had sharp transitions. There is every reason to believe that rapid climate transitions of this type are the norm on planets, rather than the exception.

Il fut une époque où la Terre était recouverte de glace.

(Photo: C. Grandpey)

 

Nouvelles mesures des émissions de SO2 // New measurements of SO2 emissions

Même s’ils ne sont pas en éruption, la plupart des volcans actifs continuent à émettre des gaz. Ces émissions se présentent en général sous forme de vapeur d’eau à laquelle se mêlent du dioxyde de carbone (CO2), de l’hydrogène sulfuré (H2S), du dioxyde de soufre (SO2) et de nombreux autres gaz. Parmi ces gaz, le SO2 est le plus facile à détecter à partir de l’espace.
Dans une nouvelle étude publiée dans Scientific Reports, une équipe de chercheurs de l’Université Technologique du Michigan a mis au point le premier inventaire mondial d’émissions de SO2 d’origine volcanique en utilisant les données fournies par le mesureur d’ozone embarqué sur le satellite Aura de la NASA. Les chercheurs ont compilé des données entre 2005 et 2015 afin d’obtenir des estimations annuelles d’émissions gazeuses pour chacun des 91 volcans actifs dans le monde. L’ensemble de ces données permettra d’affiner les modèles climatiques et de chimie atmosphérique et permettra de mieux comprendre les risques pour la santé humaine et l’environnement.

Dans la mesure où les émissions quotidiennes sont beaucoup plus faibles que pendant une éruption majeure, les effets des panaches de gaz sont moins évidents, mais l’effet cumulatif est loin d’être négligeable. En fait, la plupart des volcans émettent la majorité de leurs gaz lorsqu’ils ne sont pas en éruption.
L’équipe scientifique a constaté que chaque année, l’ensemble des volcans émet de 20 à 25 millions de tonnes de SO2 dans l’atmosphère. Ce chiffre est plus élevé que l’estimation précédente qui remonte à la fin des années 1990 et qui s’appuyait sur des mesures au sol, mais il inclut davantage de volcans parmi lesquels certains n’ont jamais été visités par les scientifiques. Ce chiffre est encore inférieur aux émissions de SO2 produites par les activités humaines. Selon l’Environment and Climate Change Canada à Toronto, ces dernières envoient environ deux fois plus de dioxyde de soufre dans l’atmosphère. Les émissions anthropiques sont toutefois en baisse dans de nombreux pays en raison de contrôles de pollution plus stricts sur les centrales électriques, l’utilisation de combustibles à faible teneur en soufre, et les progrès technologiques pour le réduire pendant et après la combustion.
Les processus atmosphériques convertissent le dioxyde de soufre en aérosols sulfatés qui renvoient la lumière du soleil dans l’espace en provoquant un effet de refroidissement sur le climat. Les aérosols sulfatés situés à la surface de la Terre présentent un risque pour la santé. De plus, le SO2 est la principale source de pluie acide et constitue un irritant pour la peau et les poumons. Les problèmes de santé provoqués par les panaches SO2 sont présents dans les zones habitées sur les pentes de volcans à dégazage persistant comme le Kilauea à Hawaï et le Popocatepetl au Mexique.
Avec des observations quotidiennes, le suivi des émissions de SO2 par satellite peut également aider à prévoir les éruptions. Outre la mesure de l’activité sismique et la déformation du sol, les scientifiques qui contrôlent les données satellitaires peuvent détecter l’accroissement des émissions de gaz qui précédent les éruptions.
Les données au sol sont plus détaillées et, dans des régions comme l’Amérique Centrale où les volcans qui émettent du SO2 sont proches les uns des autres, elles permettent de mieux analyser les panaches de gaz volcaniques spécifiques. Cependant, lorsque les émissions de SO2 augmentent, les mesures effectuées sur le terrain demeurent trop éparses pour obtenir une image globale cohérente. Le nouvel inventaire mis au point par les chercheurs du Michigan fournit des données sur les volcans isolés comme ceux des îles Aléoutiennes et il fournit des mesures cohérentes à long terme sur les volcans qui émettent le plus de gaz comme Ambrym au Vanuatu et le Kilauea à Hawaï.
Le travail effectué par les chercheurs de l’Université Technologique du Michigan souligne la nécessité de ces données cohérentes sur le long terme. Si l’on veut obtenir des tendances ou effectuer un autre travail scientifique, les séries chronologiques plus longues sont vraiment indispensables. La valeur des données augmente avec sa durée.

Les nouvelles informations sur les émissions volcaniques permettront d’améliorer la surveillance des risques naturels, des risques pour la santé humaine et des processus climatiques.
Source: www.nature.com/scientificreports

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Although they are not erupting, most active volcanoes keep emitting gases. These emissions may include water vapour laced with carbon dioxide (CO2), hydrogen sulphide (H2S), sulphur dioxide (SO2), and many other gases. Of these, SO2 is the easiest to detect from space.

In a new study published in Scientific Reports, a team led by researchers from Michigan Technological University created the first global inventory for volcanic SO2 emissions, using data from the Ozone Monitoring Instrument on NASA’s Earth Observing System Aura satellite launched in 2004. They compiled emissions data from 2005 to 2015 to produce annual estimates for each of 91 currently emitting volcanoes around the world. The data set will help refine climate and atmospheric chemistry models and provide more insight into human and environmental health risks.

Because the daily emissions are smaller than a big eruption, the effect of a single plume may not seem noticeable, but the cumulative effect of all volcanoes can be significant. In fact, on average, volcanoes release most of their gas when they are not erupting.

The scientific team found that each year volcanoes collectively emit 20 to 25 million tons of SO2 into the atmosphere. This number is higher than the previous estimate made in the late 1990s based on ground measurements, but it includes data on more volcanoes, including some that scientists have never visited, and it is still lower than human emissions of SO2 pollution levels. Indeed, human activities emit about twice as much sulphur dioxide into the atmosphere, according to the Environment and Climate Change Canada in Toronto. Human emissions however are on the decline in many countries due to more strict pollution controls on power plants like burning low-sulphur fuel and technological advances to remove it during and after combustion.

Atmospheric processes convert sulphur dioxide into sulfate aerosols that reflect sunlight back into space, causing a cooling effect on climate. Sulfate aerosols near the land surface are a health risk. In addition, SO2 is the primary source of acid rain and is a skin and lung irritant. Health concerns with SO2 plumes are present in communities on the slopes of persistently degassing volcanoes like Kilauea in Hawaii and Popocatepetl in Mexico.

With daily observations, tracking SO2 emissions via satellite can also help with eruption forecasting. Along with measuring seismic activity and ground deformation, scientists monitoring satellite data can potentially pick up noticeable increases in gas emissions that may precede eruptions.

Ground-based data are more detailed, and in areas like Central America where large SO2-emitting volcanoes are close together, they better distinguish which specific volcano gas plumes come from. However, while field measurements of SO2 emissions are increasing, they still remain too sparse to piece together a cohesive global picture. The new inventory also reaches as far as the remote volcanoes of the Aleutian Islands and provides consistent measurements over time from the world’s biggest emitters, including Ambrym in Vanuatu and Kilauea in Hawaii.

The work performed by the researchers from Michigan Technological University highlights the necessity of consistent long-term data. If they want to look at trends or do other science, the longer time-series is really critical. The value of the data increases with its duration. The new volcanic emissions information pulls together opportunities to improve monitoring of natural hazards, human health risks and climate processes.

Source: www.nature.com/scientificreports.

Aperçu des émissions de SO2 au niveau des Iles Aléoutiennes et de l’Indonésie

Les émissions de gaz du Poás (Costa Rica) // The gas emissions of Poás Volcano (Costa Rica)

Le Poás a connu un nouvel épisode éruptif vendredi matin. Le panache a atteint une altitude de plus d’un kilomètre et pouvait facilement être vu depuis plusieurs localités. La majorité des explosions n’expulsent que la vapeur d’eau, mais certaines projettent aussi des sédiments, des blocs et de petites quantités de cendre.
Selon OVSICORI, les panaches de gaz et de vapeur émis par volcan ont une incidence sur la qualité de l’air dans les zones habitées, avec des niveaux supérieurs aux valeurs autorisées de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS).
Les habitants de San José, Alajuela, Heredia et Cartago inhalent des quantités élevées de dioxyde de soufre, de dioxyde de carbone et parfois des particules de cendre, qui peuvent avoir un effet négatif sur la santé.
La station de surveillance de la qualité de l’air située à Hatillo a enregistré en moyenne une concentration de CO2 de 81 parties par milliard, avec un pic maximum de 99,1, ce qui dépasse les limites de l’OMS de 75 ppb. Les stations de surveillance dans d’autres zones urbaines ont également enregistré de fortes concentrations de gaz. Les fortes émissions de SO2 et de CO2  mesurées près du cratère du volcan sont interprétées par les scientifiques comme un signe de magma juvénile près de la surface. La combinaison de ces gaz et des fortes pluies comme celle des derniers jours produit des pluies acides, qui causent des dégâts aux cultures, à la végétation et même aux structures métalliques.
En cliquant sur ce lien, vous verrez des images du Poás via la caméra thermique, ainsi que son activité le 21 avril 2017.
http://news.co.cr/gases-emanating-from-poas-volcano-are-affecting-the-quality-of-air-in-metropolitan-area-of-costa-rica/59712/

Source: The Costa Rica Star.

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Poás Volcano went through another eruption Friday morning. The eruptive plume reached an altitude of over 1 kilometre and could be easily seen from many spots of the metropolitan areas. The majority of the events expel only water vapour but some also carry sediments, small rocks and small quantities of ash.

According to OVSICORI, the vapours of the volcano are affecting the quality of the air in the metropolitan area, shooting up the contamination to levels that exceed the permitted values of the World Health Organization (WHO).

Residents of San José, Alajuela, Heredia and Cartago are breathing high levels of sulphur, carbon dioxide and occasionally ash particles, that can have a negative effect in health.

The air quality monitoring station located in Hatillo, registered in average a concentration of carbon dioxide of 81 parts per billion (ppb), with a maximum peak of 99.1 ppb, which exceeds the WHO limits of 75 ppb. Monitoring stations in other urban areas also marked high concentrations of gases. The high levels of sulfur dioxide and carbon dioxide measured near the crater of the volcano are interpreted by scientists as a sign of fresh magma near the surface. The combination of this gases in the air and heavy rains like the ones experienced in the last few days create  acid rain, which causes damage in crops, vegetation, and even metallic structures.

By clicking on this link, you will see images of the volcano through the thermal camera, as well as its activity on April 21st 2017.

http://news.co.cr/gases-emanating-from-poas-volcano-are-affecting-the-quality-of-air-in-metropolitan-area-of-costa-rica/59712/

Source: The Costa Rica Star.

Incandescence dans le cratère le 22 avril au matin (Source: RSN)

Crédit photo: Wikipedia.