Les caprices du vortex polaire

+4,8°C dans ma campagne limousine à 8 heures ce matin avec un ciel relativement dégagé. Dans le même temps, il fait -4°C à Paris et -6°C à Lille. La France est donc coupée en deux et on se rend parfaitement compte des limites de l’impact du morceau de vortex polaire après son éclatement sous l’effet d’un épisode de réchauffement stratosphérique soudain Sudden Stratospheric Warming – SSW).

Sous l’effet d’un SSW, la température de la stratosphère peut grimper jusqu’à 50°C en seulement quelques jours entre 10 km et 50 km au-dessus de la surface de la terre. Le vortex polaire se trouve perturbé et son éclatement envoie de l’air glacé vers les latitudes moyennes de l’Amérique du Nord, de l’Europe ou de l’Asie. Le phénomène reste encore mystérieux et les scientifiques font des recherches sur l’interaction des facteurs complexes qui provoquent les éclatements du vortex polaire, mais il ne fait guère de doute que le réchauffement climatique fait partie des coupables.

La situation actuelle trouve donc son origine dans l’Arctique. La région se réchauffe plus rapidement que le reste de la planète et les recherches montrent que la hausse des températures affaiblit le jet stream, courant qui encercle le pôle et maintient en place son air glacial.

Début janvier, une vague de réchauffement soudain a frappé la stratosphère polaire et a fortement perturbé le vortex qui s’est brisé en plusieurs morceaux qui ont pris la direction des latitudes inférieures. C’est ce qui explique le froid glacial et la neige dans la moitié nord de la France…et la douceur relative en Limousin.

Source : Météo France

 

Un temps glacial sur la France en février ? Pas si sûr !

Nous sommes au début du mois de février avec des températures douces dans la plupart des régions de France et bien au-dessus des normales pour cette époque de l’année. Les prévisions à long terme font état d’un possible refroidissement d’ici quelques jours, mais aucun froid glacial et durable  n’est vraiment annoncé.

On entend beaucoup parler du vortex polaire en ce moment, avec certains articles fantaisistes qui confondent vortex polaire et réchauffement de la stratosphère. J’ai donné des explications sur le vortex polaire dans des notes écrites le 28 novembre 2016, le 30 janvier 2019 et le 8 janvier 2021.

Il semblerait (le conditionnel est de rigueur) que des masses d’air froid, portées par un segment du vortex polaire soient en train de se déplacer vers le nord de l’Europe et de l’Amérique, mais personne ne peut affirmer qu’une vague de froid glacial va s’abattre sur la France..

Comme je l’ai expliqué précédemment, quand le nord de l’Arctique entre dans la nuit polaire, entre octobre et mars, l’atmosphère au-dessus de cette région du globe se refroidit très vite à cause de l’absence de soleil. En revanche, le reste de la Terre qui est encore éclairé ne se refroidit pas.

Ce contraste de températures est à l’origine d’une volumineuse masse d’air froid qui tourbillonne au-dessus du Pôle nord et se maintient à une trentaine de kilomètres d’altitude dans la stratosphère. C’est le vortex polaire.

Au début du mois de janvier 2021, les climatologues ont observé que le vortex polaire, au lieu de tourner sous l’influence d’un vent d’ouest, s’est mis à tourner en sens inverse. Ce phénomène a eu plusieurs conséquences. On a observé une augmentation de la température de plusieurs dizaines de degrés en quelques jours dans la stratosphère. C’est ce que l’on appelle en anglaise le Sudden Stratospheric Warming ou SSW, réchauffement soudain de la stratosphère. En Sibérie, sous l’effet de ce réchauffement, la température est passée de -69°C à -13°C en quelques jours au début du mois de janvier. Suite à cette instabilité, le vortex s’est rompu et s’est déplacé à la fois vers l’Amérique du Nord et vers l’Europe.

Personne n’est capable de dire si cela signifie qu’un froid glacial va atteindre la France. En se basant sur les modèles mathématiques, on se rend compte que dans ce genre de situation c’est la Laponie qui connaît des températures plus froides que d’habitude. En revanche, en Méditerrannée orientale, le temps est généralement plus doux que d’habitude. Il n’y a pas de signal statistique précis pour la France.

Les caprices du vortex polaire ont été à l’origine de quelques vagues de froid soudaines en France, comme en 1985 ou en 2012. Toutefois, l’hypothèse d’une vague de froid glacial et durable sur le pays reste faible. A côté de cela, les climatologues s’accordent pour dire que notre pays peut connaître un temps très perturbé sur une longue période.

Source : Météo France.

Une question se pose inévitablement : le réchauffement climatique est-il responsable des frasques du vortex polaire ?  Au cours des trois dernières décennies, l’Arctique s’est réchauffé deux fois plus vite que le reste de la planète. Cette « amplification arctique » a provoqué une très forte réduction de la glace de mer dans la région. Cette situation a pu contribuer à déstabiliser davantage le vortex polaire. En effet, la perte de glace à grande échelle a permis à la chaleur du Soleil de réchauffer les eaux arctiques. Cette chaleur est libérée dans l’atmosphère, ce qui crée des poches d’air chaud dans l’Arctique. Il se peut que ces poches provoquent des oscillations plus significatives vers le nord dans le jet-stream, ce qui perturbe le vortex polaire. Mais ce ne sont là que des hypothèses. D’autres recherches seront nécessaires pour comprendre dans quelle mesure le réchauffement climatique influence les phénomènes météorologiques en provenance de l’Arctique.

Source : National Geographic.

Source : Météo France

Des questions sur le comportement du vortex polaire // Questions about the behaviour of the polar vortex

Dans un article intitulé «Le changement climatique peut provoquer un hiver très rigoureux», le Washington Post nous apprend que, selon des climatologues, un réchauffement stratosphérique soudain (Sudden Stratospheric Warming – SSW) est susceptible d’affecter prochainement le vortex polaire.

Dans un article publié le jour de Noël, j’ai expliqué qu’un réchauffement stratosphérique soudain (SSW) est un phénomène météorologique pendant lequel le vortex polaire dans l’hémisphère hivernal voit ses vents généralement d’ouest ralentir ou même s’inverser en quelques jours. Un tel phénomène va rendre le vortex plus sinueux, voire le rompre. Le changement est dû à une élévation de la température stratosphérique de plusieurs dizaines de degrés au-dessus du vortex. Cette temperature grimpe très rapidement, passant de -70/-80°C à -10/-20°C degrés (soit une élévation d’une soixantaine de degrés en quelques jours). S’il est suffisamment puissant, ce phénomène peut affaiblir et forcer le vortex à quitter le pôle Nord en se brisant en plusieurs morceaux dont certains peuvent se diriger vers le sud.

Le vortex polaire fait référence à la circulation de l’air autour d’une zone de basse pression où se logent les masses d’air les plus froides de la planète. Si des morceaux du vortex se déplacent vers le sud, cela peut donner naissance à des hivers extrêmement froids en Europe du Nord, en Asie et en Amérique du Nord.

Les vents à l’intérieur du vortex polaire circulent normalement d’ouest en est autour du pôle Nord. Toutefois, un réchauffement rapide peut entraîner une modification de leur comportement. On peut même assister à une inversion des vents, ce qui augmente le risque de rupture du vortex et son déplacement vers le sud. Cela peut alors générer des températures plus froides, des vents plus violents, des tempêtes de neige qui durent plus longtemps, etc.

Bien que cela ne soit pas confirmé, il se peut que le vortex polaire se soit déjà rompu et divisé en plusieurs morceaux en raison d’un pic de température stratosphérique. Les prévisionnistes essaient de voir si des conditions météorologiques hivernales peuvent se produire en observant dans quelle mesure les événements qui se produisent dans la stratosphère ont un impact sur la troposphère. Cela peut être important si des populations sont concernées. Cependant, les relations entre la stratosphère et la troposphère sont encore mal comprises. Un SSW similaire s’est produit en 2020 et le vortex polaire est resté intact …

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In an article entitled « Climate change could lead to a very harsh winter”, the Washington Post informs us that experts believe that a sudden stratospheric warming event could affect the polar vortex.

In a post released on Christmas Day, I explained that a Sudden Stratospheric Warming (SSW) is a meteorological phenomenon during which the polar vortex in the winter hemisphere sees its generally westerly winds slow down or even reverse within a few days. Such a phenomenon makes the vortex more sinuous, or even breaks it. The change is due to a rise of several tens of degrees in stratospheric temperature above the vortex. Temperature climbs very quickly, going from -70 / -80°C to -10 / -20°C degrees (an increase of about sixty degrees in a few days).If strong enough, this phenomenon could weaken and force the vortex off of the North Pole, causing pieces of it to split in two and make its way south.

The polar vortex is the circulation of air around low pressure that acts as a repository for some of the coldest air on the planet. If it were to travel south, it would create extremely cold winters for Northern Europe, Asia, and North America.

Winds in the polar vortex normally circulate from west to east around the North Pole. But rapid warming may force the winds to sack. The temperatures could even force the winds to reverse, which will increase the chances of the vortex breaking off and traveling south. This could lead to colder temperatures, harsher winds, slower-moving snow storms, and so on.

Although it is not confirmed, the polar vortex could already be splitting due to a stratospheric temperature spike. Forecasters are trying to accurately predict how winter weather may ensue by tracking to see how events in the stratosphere impact the troposphere.

This might be significant if it impacts people. However, the conditions between the stratosphere and troposphere are still poorly understood. A similar SSW occurred in 2020 and the polar vortex stayed intact…

Principe de fonctionnement du vortex polaire (Source : Wikipedia)

Faut-il s’attendre à un réchauffement stratosphérique soudain ? // Should we expect a Sudden Stratospheric Warming ?

Un réchauffement stratosphérique soudain (en anglais Sudden Stratospheric Warming ou SSW) est un phénomène météorologique pendant lequel le vortex polaire dans l’hémisphère hivernal voit ses vents généralement d’ouest ralentir ou même s’inverser en quelques jours. Un tel phénomène va rendre le vortex plus sinueux, voire le rompre. Le changement est dû à une élévation de la température stratosphérique de plusieurs dizaines de degrés au-dessus du vortex. Elle grimpe très rapidement, passant de -70/-80°C à -10/-20°C degrés (soit une élévation d’une soixantaine de degrés en quelques jours).  Pour rappel, la stratosphère est le couche atmosphérique située au dessus de celle où nous vivons – la troposphère – à une altitude située entre 10 et 50 km environ.

Durant un hiver habituel dans l’hémisphère nord, plusieurs événements de réchauffement mineur stratosphérique se produisent, avec un événement majeur se produisant environ tous les deux ans. Dans l’hémisphère sud, les SSW semblent moins fréquents et moins bien compris.

En conséquence, un réchauffement stratosphérique soudain et ses implications pour le vortex polaire peuvent avoir de sérieuses conséquences sur le climat de nos latitudes. L’air froid peut se retrouver piégé dans le jet stream (frontière entre l’air froid polaire et de l’air doux des tropiques) et être décalé jusqu’à nos latitudes, dans des régions peu habituées à un froid glacial, comme ce fut le cas en mars 2018 en Europe ou en février 2012 en France. Ces épisodes de SSW ne semblent toutefois pas avoir de relation avec le réchauffement climatique actuel ; ce sont de simples événements climatiques ponctuels.

Selon les météorologistes, il semble qu’un réchauffement stratosphérique soudain soit en préparation actuellement, avec un impact sur les conditions climatiques de l’hémisphère nord vers la mi-janvier avec l’arrivée d’un temps sec mais particulièrement froid à cause du blocage des hautes pressions par le vortex. Selon les météorologues, ces conditions froides devraient surtout affecter l’Europe du Nord et le Royaume Uni, alors que les conditions climatiques seront plus douces, humides et venteuses dans le sud de l’Europe.

La France devrait donc se trouver dans la zone tampon, avec des températures certes plus froides, mais pas extrêmement basses. De telles conditions semblent favorables à des chutes de neige.

Ces prévisions demandent toutefois confirmation et sont en grande partie régies par le comportement du vortex polaire, selon qu’il reste uniforme ou se brise en plusieurs morceaux.

Source: Météo France,The Weather Channel, The Watchers.

En cliquant sur ce lien, vous aurez une très bonne explication (en anglais) du réchauffement stratosphérique soudain et du comportement du vortex polaire.

https://youtu.be/VnlFFaF_l7I

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 A Sudden Stratospheric Warming (SSW) is a meteorological phenomenon during which the polar vortex in the winter hemisphere sees its generally westerly winds slow down or even reverse within a few days. Such a phenomenon will make the vortex more sinuous, or even break it. The change is due to a rise of several tens of degrees in stratospheric temperature above the vortex. It climbs very quickly, going from -70 / -80 ° C to -10 / -20 ° C degrees (an increase of about sixty degrees in a few days). As a reminder, the stratosphere is the atmospheric layer located above the one where we live – the troposphere – at an altitude between 10 and 50 km approximately.

During a typical winter in the northern hemisphere, several minor stratospheric warming events occur, with one major event occurring approximately every two years. In the southern hemisphere, SSWs appear to be less frequent and less well understood.

As a result, sudden stratospheric warming and its implications for the polar vortex can have serious consequences for the climate of our latitudes. Cold air can get trapped in the jet stream (border between cold polar air and mild tropical air) and be shifted to our latitudes, in regions not used to freezing cold, like this was the case in March 2018 in Europe or in February 2012 in France. However, these episodes of SSW do not seem to have any relation to current global warming; they are simple one-off climatic events.

According to meteorologists, it seems that a sudden stratospheric warming is in preparation now, with an impact on the weather conditions of the northern hemisphere around mid-January with the onset of dry but particularly cold weather due to the blockage of high pressures by the vortex. According to meteorologists, these cold conditions should mainly affect northern Europe and the United Kingdom, while the weather will be milder, wetter and windy in southern Europe. France should therefore be in the buffer zone, with temperatures certainly colder, but not extremely low. Such conditions seem favorable for snowfall.

These predictions require confirmation, however, and are largely governed by the behaviour of the polar vortex, whether it remains uniform or shatters into several pieces.

Source: Météo France,The Weather Channel, The Watchers.

By clicking on this link, you will get a very good explanation of the Sudden Stratospheric Warming and the behaviour of the polar vortex :

https://youtu.be/VnlFFaF_l7I

 Variables de comportement du vortex polaire dans l’hémisphère nord : stable, décalé, rompu  (Source: Met Office)

Un trou dans la couche d’ozone au-dessus du pôle Nord // A hole in the ozone layer above the North Pole

L’excellent documentaire Sur le front des glaciers  (France 2  le 17 mars 2020) a consacré une séquence à la réduction du trou dans la couche d’ozone – ou couche à ozone, comme se plaisait à l’appeler Haroun Tazieff – au-dessus de l’Antarctique. Grâce à l’interdiction d’utilisation des chlorofluorocarbones, les fameux CFC, ce trou est en train de se combler et on espère qu’il aura disparu dans les quatre ou cinq prochaines décennies.

La couche d’ozone est une couche naturelle de gaz dans la haute atmosphère qui protège les êtres vivants sur Terre des rayons ultraviolets du Soleil.
Paradoxalement, alors que le trou se réduit au-dessus de l’Antarctique, le centre météorologique Severe Weather Europe (SWE) a détecté une vaste zone d’appauvrissement de la couche d’ozone au-dessus de l’Arctique canadien, avec une intensité anormalement forte pour l’hémisphère nord.

Une forte chute des valeurs minimales d’ozone a déjà été observée fin novembre 2019 et janvier 2020, mais il s’agissait d’événements de courte durée qui se produisent probablement chaque année pendant la saison froide. Le SWE a déclaré que ces petits trous d’ozone au-dessus des régions polaires septentrionales ne se développent pas en raison d’un processus de destruction chimique par les aérosols, comme c’est le cas en Antarctique.
Ce qui inquiète le SWE, c’est la réduction globale de l’ozone, début mars, alors que les valeurs devraient augmenter lentement. Il ne s’agit pas de la création éphémère d’un mini trou d’ozone, mais d’un réel processus de destruction de l’ozone.
Les recherches effectuées par le SWE ont montré que le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique se développe en raison d’un processus chimique qui implique de l’air très froid en dessous de -78 ° C, la lumière du soleil, ainsi que des émissions humaines de chlorofluorocarbone (CFC) ) et hydrofluorocarbones (HFC). La température froide permet aux nuages ​​stratosphériques de s’établir ; la lumière du soleil réagit ensuite avec ces nuages ​​pour entamer un processus photochimique qui détruit l’ozone, entraînant la formation et la croissance du trou.
Comme la destruction de l’ozone a également besoin de la lumière du soleil, ce processus est limité au-dessus des régions polaires septentrionales. Fin février et en mars, lorsque la lumière du soleil atteint le pôle, la stratosphère n’est généralement plus assez froide pour produire ces nuages, qui sont essentiels au processus de destruction de l’ozone.

La stratosphère peut être exceptionnellement froide au niveau du pôle Nord certaines années, comme c’est la cas en 2020, et elle peut générer des nuages ​​stratosphériques en même temps que la lumière du soleil touche le pôle. Une telle concordance est susceptible de provoquer la destruction de l’ozone.
L’analyse de l’ozone par le SWE montre que l’on a affaire à un trou exceptionnellement grand pour l’hémisphère Nord et avec des valeurs record ; on a enregistré un minimum de 217 unités Dobson. Cependant, on est loin des valeurs observées en Antarctique. Comme mars n’est pas terminé, le SWE explique qu’il n’y a pas encore de données complètes pour ce mois, donc la dernière référence concerne 2019. Dans le passé, deux années – 2011 et 1997 – ont été remarquables, avec des valeurs d’ozone très basses pour le mois de mars. Toutefois, le déficit en ozone n’était pas aussi marqué qu’en 2020 qui pourrait bien être une année record.
Selon le SWE, le trou d’ozone au-dessus du pôle Nord pourrait être de courte durée car la stratosphère devrait se réchauffer avec l’influence grandissante du soleil. La température sera trop élevée pour que les nuages ​​stratosphériques se forment, ce qui réduira lentement le processus de destruction de l’ozone. Selon les prévisions de SWE sur 10 jours, on devrait observer réduction de la taille et de l’intensité du trou d’ozone, même s’il restera présent pendant un certain temps.

Source : Severe Weather Europe.

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The excellent French documentary Sur le front des glaciers (France 2 March 17th, 2020) devoted a sequence to the reduction of the hole in the ozone layer over Antarctica. Thanks to the ban on the use of chlorofluorocarbons, the famous CFCs, this hole is filling up and it is hoped that it will have disappeared in the next four or five decades.
The ozone layer is a natural layer of gas in the upper atmosphere that protects living things on Earth from the sun’s ultraviolet rays.
Paradoxically, as the hole narrows over Antarctica, the Severe Weather Europe (SWE) meteorological centre has detected a large area of ​​ozone depletion over the Canadian Arctic, with an abnormally high intensity for the northern hemisphere.
A sharp drop in minimum ozone values ​​was already observed in late November 2019 and January 2020, but these were short-lived events that likely occur each year during the cold season. SWE has stated that these small ozone holes above the northern polar regions do not develop due to a process of chemical destruction by aerosols, as in Antarctica.
What worries SWE is the overall reduction in ozone in early March, when values ​​are expected to increase slowly. It is not the ephemeral creation of a mini ozone hole, but a real process of ozone destruction.
Research by SWE has shown that the ozone hole over Antarctica is developing due to a chemical process that involves very cold air below -78°C, sunlight , as well as human emissions of chlorofluorocarbon (CFC)) and hydrofluorocarbon (HFC). The cold temperature allows stratospheric clouds to settle; sunlight then reacts with these clouds to start a photochemical process that destroys ozone, causing the hole to form and grow.
As the destruction of ozone also requires sunlight, this process is limited over the northern polar regions. In late February and March, when the sunlight reaches the pole, the stratosphere is generally no longer cold enough to produce these clouds, which are essential to the ozone-depleting process.
The stratosphere can be exceptionally cold at the North Pole in some years, in 2020, for instance, and it can generate stratospheric clouds at the moment when sunlight reaches the pole. Such a combination of events is likely to destroy the ozone.
Ozone analysis by SWE shows that we are dealing with an exceptionally large hole for the northern hemisphere and with record values; a minimum of 217 Dobson units has been recorded. However, we are far from the values ​​observed in Antarctica. As March is not over, SWE explains that there is not yet complete data for this month, so the last reference is for 2019. In the past, two years – 2011 and 1997 – were remarkable, with very low ozone values ​​for the month of March. However, the ozone deficit was not as pronounced as in 2020 which could well be a record year.
According to SWE, the ozone hole above the North Pole could be short-lived because the stratosphere should warm up with the increasing influence of the sun. The temperature will be too high for stratospheric clouds to form, which will slowly reduce the process of ozone destruction. According to SWE’s 10-day forecast, the size and intensity of the ozone hole will decrease, although it will remain there for some time.
Source: Severe Weather Europe.

Source: SWE

Volcanisme stratosphérique et isotopes du sulfate // Stratospheric volcanism and sulphate isotopes

Dans les archives glaciaires, les éruptions volcaniques du passé sont associées à des pics de concentration de sulfate. Pour estimer la contribution volcanique aux variations climatiques passées, il est nécessaire de pouvoir faire la différence, dans ces enregistrements, entre les éruptions stratosphériques, à fort impact climatique, et les éruptions troposphériques, d’impact faible et local. L’étude des isotopes du sulfate (soufre et oxygène), permet de faire cette distinction et d’établir un inventaire des éruptions stratosphériques enregistrées à Dôme C, Antarctique, sur les 2600 dernières années. Cette étude a été réalisée par l’Institut des géosciences de l’environnement de l’Université de Grenoble et le Laboratoire de géologie de Lyon.

La glace polaire est la meilleure archive en terme de paléovolcanisme. Les reconstructions du volcanisme passé se basant sur l’analyse des carottes de glace sont nombreuses. Elles permettent d’estimer l’effet refroidissant du volcanisme et ses conséquences climatiques, dû aux interactions entre aérosols d’acide sulfurique d’origine volcanique, et le rayonnement solaire incident.

Différencier, dans les enregistrements volcaniques polaires, les éruptions troposphériques des éruptions stratosphériques (à forte conséquence climatique) est crucial pour estimer l’impact climatique naturel exercé par le volcanisme dans le passé. La découverte d’une signature isotopique particulière sur le sulfate volcanique formé dans la stratosphère a permis d’établir une reconstruction des éruptions stratosphériques enregistrées à Dôme C, Antarctique, sur les 2600 dernières années.

Jusqu’alors, les reconstructions volcaniques ont été faites à partir d’enregistrements volcaniques bipolaires (carottes de glace issues d’Antarctique et du Groenland), et reposent sur le principe qu’une éruption stratosphérique, à fort impact climatique, entraîne un dépôt global de sulfate, mis en évidence par comparaison de carottes de glace de pôles opposés. Les émissions soufrées issues d’une éruption dite troposphérique ont, quant à elles, une faible durée de vie dans cette basse couche de l’atmosphère, et leur incidence climatique reste négligeable. Cette approche, dite bipolaire, nécessite une excellente synchronisation et datation des carottes de glace entre elles.

En 2010-2011, 5 carottes de glace de 100 mètres de long ont été collectées à Dôme C en Antarctique et ensuite rapatriées à Grenoble. Ces carottes ont été analysées et échantillonnées dans le but de reconstruire une histoire du volcanisme stratosphérique des 2600 dernières années, par la méthode isotopique.

Cette première reconstruction des éruptions stratosphériques par la méthode isotopique fournit une validation indépendante des reconstructions antérieures. Elle met en évidence des évènements stratosphériques de hautes latitudes, non bipolaires mais néanmoins significatifs d’un point de vue climatique. Il arrive en effet que les aérosols issus d’une éruption stratosphérique localisée dans les hautes latitudes se cantonnent à un seul hémisphère. L’analyse isotopique révèle également, en profondeur, des signaux troposphériques jusqu’alors considérés comme bipolaires. Elle permet donc d’affiner les précédentes reconstructions.

Tandis que l’analyse isotopique du soufre renseigne sur la nature de l’éruption, l’analyse isotopique de l’oxygène révèle un effondrement du traceur suite à deux éruptions majeures. Cette évolution du signal isotopique reflète soit une altitude d’injection particulièrement importante, soit un épuisement de l’ozone atmosphérique, provoqué par une large injection de composés halogénés.

Etendue à d’autres régions et d’autres types de sites, cette approche isotopique constitue un outil intéressant pour affiner et compléter les reconstructions du volcanisme passé, et à terme, pour mieux quantifier l’impact du volcanisme sur le climat.

Source : Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG).

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In glacial records, volcanic eruptions of the past are associated with peaks of sulphate concentration. To estimate the volcanic contribution to past climatic variations, it is necessary to be able to make a diffrence, in these recordings, between stratospheric eruptions, with high climatic impact, and tropospheric eruptions, of weak and local impact. The study of sulphate isotopes (sulphur and oxygen) makes it possible to make this distinction and to establish an inventory of the stratospheric eruptions recorded at Dome C, Antarctica, over the last 2600 years. This study was carried out by the Institute of Environmental Geosciences of Grenoble University and the Geology Laboratory of Lyon.
Polar ice is the best archive in terms of paleovolcanism. The reconstructions of past volcanism based on the analysis of ice cores are numerous. They make it possible to estimate the cooling effect of volcanism and its climatic consequences, due to the interactions between sulphuric acid aerosols of volcanic origin, and the incident solar radiation.
Differentiating in polar volcanic recordings tropospheric eruptions from stratospheric (high climatic) eruptions is crucial for estimating the natural climatic impact of volcanism in the past. The discovery of a particular isotopic signature on the volcanic sulphate formed in the stratosphere has made it possible to establish a reconstruction of the stratospheric eruptions recorded at Dome C, Antarctic, over the last 2600 years.
Up to now, volcanic reconstructions have been made from bipolar volcanic records (ice cores from Antarctica and Greenland), and are based on the premise that a stratospheric, climate-impacting eruption results in a global sulphate deposition, highlighted by comparison of ice cores from opposite poles. The sulphur emissions resulting from a so-called tropospheric eruption have, for their part, a short life in this low layer of the atmosphere, and their climatic incidence remains negligible. This so-called bipolar approach requires excellent synchronization and dating of the ice cores.
In 2010-2011, five 100-meter-long ice cores were collected at Dome C in Antarctica and then repatriated to Grenoble. These cores were analyzed and sampled with the aim of reconstructing a history of stratospheric volcanism of the last 2600 years by the isotopic method.
This first reconstruction of stratospheric eruptions by the isotopic method provides an independent validation of previous reconstructions. It highlights stratospheric events of high latitudes, non-bipolar but nevertheless significant from a climatic point of view. Aerosols from a stratospheric eruption located in high latitudes may be confined to a single hemisphere. Isotopic analysis also reveals, in depth, tropospheric signals previously considered as bipolar. It allows to refine previous reconstructions.
While isotopic analysis of sulphur provides information on the nature of the eruption, isotopic analysis of oxygen reveals a collapse of the tracer after two major eruptions. This evolution of the isotopic signal reflects either a particularly high injection altitude, or a depletion of atmospheric ozone, caused by a large injection of halogenated compounds.
Extended to other regions and other types of sites, this isotopic approach is an interesting tool to refine and complete reconstructions of past volcanism, and ultimately to better quantify the impact of volcanism on the climate.
Source: Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG).

L’analyse isotopique des sulfates volcaniques permet de différencier les éruptions stratosphériques (en rouge), à fort impact climatique, des éruptions troposphériques (en bleu), d’incidence climatique négligeable et locale. Les éruptions enregistrées à Dôme C (Antarctique) sur les 2600 dernières années sont majoritairement d’origine stratosphérique.