El Niño, un phénomène encore mal compris // El Niño, a poorly understood phenomenon

Au cours de ma conférence « Glaciers en péril », je fais référence à El Niño qui influe considérablement sur le climat de notre planète. Il s’agit d’un phénomène climatique étonnamment complexe dans l’Océan Pacifique, qui se traduit pas une hausse de la température à la surface de l’eau, sur une dizaine de mètres de profondeur, dans l’est de l’océan Pacifique, autour de l’équateur. Inversement, quand El Niño disparaît il est remplacé par La Niña qui produit un effet de refroidissement inverse. En 2017 et une grande partie de l’année 2018, on a observé une faiblesse d’El Niño ; malgré cela, les températures globales ont continué à augmenter sur Terre.

Le site web Radio-Canada nous apprend que des chercheurs australiens ont montré, grâce à l’étude de coraux vieux de quatre siècles, que certaines variantes du phénomène El Niño ont augmenté en nombre au cours des dernières années, tandis que d’autres ont augmenté en intensité.

Les coraux enregistrent une partie de leur vécu au cœur de leur structure, un peu comme le font les cernes sur un tronc d’arbre. En révélant ce vécu à l’aide d’une intelligence artificielle, les chercheurs australiens ont pu retracer le comportement d’El Niño au cours des 400 dernières années.

Le phénomène El Niño survient tous les deux à sept ans et il se caractérise par une hausse des températures de l’Océan Pacifique ainsi que des changements dans les courants marins et aériens de cette région. Ces changements dans la chaleur et l’humidité augmentent le rythme des événements extrêmes dans le monde. Certaines régions sont frappées par de grands ouragans ou des inondations, tandis que d’autres subissent davantage de sécheresses et des feux de forêt. Lorsque El Niño sévit, la fonte des glaciers se trouve accélérée.

La force et le rythme de ces événements ne sont toutefois pas constants. Certains épisodes, comme celui de 1997-1998, ont causé des dégâts importants à l’échelle du globe, tandis que d’autres n’ont eu qu’une faible influence sur les événements météorologiques extrêmes.

De plus, les chercheurs reconnaissent maintenant qu’il existerait deux variantes du phénomène, une qui débute au centre du Pacifique, et une autre qui débute dans l’est de cet océan, chacune touchant plusieurs régions de façon différente.

Jusqu’à maintenant, nos connaissances de l’histoire d’El Niño restaient limitées, et les chercheurs ne pouvaient qu’utiliser les données des événements qui ont été mesurés directement au cours du dernier siècle.

L’étude des coraux va changer la donne. Ces derniers possèdent un squelette de carbonate de calcium qu’ils assemblent à l’aide de minéraux dissous dans l’océan. Leur composition permet d’en apprendre plus sur la salinité et la température de l’eau où ils ont grandi. Ces informations pourraient permettre d’identifier les changements océaniques occasionnés par El Niño.

Les modifications subies par les coraux sont infiniment plus complexes que celles que l’on trouve dans les cernes des arbres. Beaucoup de scientifiques pensaient que les coraux ne pourraient guère venir en aide pour comprendre le comportement d’El Niño. Pour arriver à leurs fins, les chercheurs de l’Université de Melbourne se sont tournés vers l’intelligence artificielle. À l’aide d’échantillons de coraux provenant de 27 sites distincts à travers l’Océan Pacifique, les scientifiques ont entraîné leur algorithme à reconnaître les modifications des coraux et à les associer aux événements El Niño dont on connaissait les dates au cours du siècle dernier.

Une fois que leur système a été capable de faire cette association sans erreur, ils lui ont soumis des données de coraux plus anciens, échelonnées sur les quatre derniers siècles. Les chercheurs ont alors remarqué que le nombre d’occurrences d’El Niño originaires du centre du Pacifique a plus que doublé durant la deuxième moitié du 20ème siècle comparativement aux siècles précédents, avec 9 épisodes au lieu de 3,5 par période de 30 ans durant la même période.

En ce qui concerne les occurrences d’El Niño originaires de l’est du Pacifique, leur nombre semble plutôt avoir décliné durant les dernières décennies. Par contre, leur intensité semble suivre la tendance inverse, et les trois derniers phénomènes de ce type à avoir été enregistrés, ceux de 1982, 1997 et 2015, sont parmi les plus puissants El Niño des 400 dernières années.

Selon les chercheurs, cette méthode permet non seulement de mieux comprendre l’histoire du phénomène El Niño, mais aussi de mieux prévoir comment il pourrait se comporter au cours des prochaines années.

Source : Radio-Canada.

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During my conference « Glaciers at Risk », I refer to El Niño, which has a major impact on the climate of our planet. It is a surprisingly complex climatic phenomenon in the Pacific Ocean, which results in a rise in the temperature of the surface of the water, about ten metres deep, in the eastern part of the Pacific Ocean, around the equator. Conversely, when El Niño disappears, it is replaced by La Niña, which produces a reverse cooling effect. In 2017 and much of 2018 El Niño has been weak; despite this, global temperatures continued to increase on Earth.
The Radio-Canada website informs us that Australian researchers have shown, through the study of four-century-old corals, that some variants of the El Niño phenomenon have increased in numbers in recent years, while others have increased in intensity.
Corals record some of their life in the heart of their structure, much like tree rings on a trunk. By revealing the coral life using artificial intelligence, Australian researchers have been able to trace the behaviour of El Niño over the last 400 years.
The El Niño phenomenon occurs every two to seven years and is characterized by rising temperatures in the Pacific Ocean as well as changes in the marine and air currents of this region. These changes in heat and humidity are increasing the pace of extreme events around the world. Some areas are hit by major hurricanes or floods, while others suffer more droughts and forest fires. When El Niño occurs, glacier melting is accelerated.
The strength and pace of these events, however, are not constant. Some episodes, such as the 1997-1998 episode, have caused significant global damage, while others have had little influence on extreme weather events.
In addition, researchers now reveal that there are two variants of the phenomenon, one that starts in the centre of the Pacific, and another that begins in the eastern part of this ocean, each affecting several regions in different ways.
Until now, our knowledge of El Niño history has been limited, and researchers could only use data from events that have been measured directly over the last century.
The study of corals will change the research. They have a skeleton of calcium carbonate which they assemble using minerals dissolved in the ocean. Their composition makes it possible to learn more about the salinity and the temperature of the water where they grew up. This information could help identify the oceanic changes caused by El Niño.
The changes in corals are infinitely more complex than those found in tree rings. Many scientists thought that corals could hardly help to understand the behaviour of El Niño. To achieve their ends, researchers at the University of Melbourne turned to artificial intelligence. Using coral samples from 27 distinct sites across the Pacific Ocean, scientists have trained their algorithm to recognize changes in corals and associate them with El Niño events that had known dates during the past century.
Once their system was able to make this association without error, they submitted to it older coral data over the last four centuries. The researchers noted that the number of El Niño occurrences from the central Pacific more than doubled during the second half of the 20th century compared to previous centuries, with 9 episodes instead of 3.5 per 30-year period. during the same period.
As for El Niño occurrences from the eastern Pacific, their numbers appear to have declined in recent decades. However, their intensity seems to follow the opposite trend, and the last three phenomena of this type to have been recorded, those of 1982, 1997 and 2015, are among the most powerful El Niño of the last 400 years.
According to the researchers, this method not only helps to better understand the history of the El Niño phenomenon, but also to better predict how it could behave over the next few years.
Source: Radio-Canada.

El Niño et La Niña influencent le climat de notre planète (Source: NOAA)

Y a-t-il eu des glaciers sur Mars ? // Did glaciers exist on Mars ?

Une récente étude financée par le Programme National de Planétologie (CNRS, INSU) et le CNES a permis de mettre en évidence pour la première fois des vallées glaciaires et de cirques glaciaires datés de 3,6 milliards d’années sur Mars. Une approche morphométrique comparative entre la Terre et Mars a été utilisée  afin de caractériser l’origine des vallées anciennes. Ces paysages glaciaires anciens sur Mars sont similaires à ceux existant sur Terre. Ils ont pu être identifiés et préservés jusqu’à aujourd’hui par la forte empreinte morphologique qu’ils laissent dans le paysage martien.

L’étude explique que le climat primitif martien fait aujourd’hui débat parmi les chercheurs qui étudient cette planète. D’un côté, il y a la vision la plus acceptée, celle d’un Mars primitif chaud et humide, mis en avant par la géologie hydratée et les morphologies fluviatiles;  de l’autre côté, il y a le scénario d’un Mars primitif glacé et sec mis en avant par des modèles climatiques qui avancent l’idée d’un dépôt de glace à haute altitude.  Néanmoins cette vision est très souvent remise en question car aucun marqueur géomorphologique de ce supposé climat froid n’a été identifié jusqu’à ce jour.

C’est dans ce contexte que les géomorphologues Axel Bouquety, Antoine Séjourné, François Costard et Sylvain Bouley, du laboratoire Géosciences Paris Sud (GEOPS, CNRS/Université Paris-Saclay), et Denis Mercier, de l’Université de la Sorbonne, ont étudié les vallées présentes dans la région de Terra Sabaea dans l’hémisphère austral de Mars. (voir image ci-dessous).

C’est à partir d’une approche morphométrique innovante couplant les images de la caméra HRSC de la sonde Mars Express de l’ESA et les données topographiques qu’il a été possible de mettre en évidence la présence de morphologies glaciaires anciennes sur les hauts plateaux de l’hémisphère sud de Mars. En effet, les vallées martiennes étudiées présentent des caractéristiques morphométriques similaires aux vallées glaciaires alpines terrestres et sont différentes des vallées fluviatiles terrestres et martiennes. De plus, ces vallées glaciaires martiennes sont souvent surmontées par une tête de vallée, en forme d’amphithéâtre, qui présente des caractéristiques morphométriques très similaires aux cirques glaciaires terrestres. Les résultats de cette étude, publiée dans Geomorphology, démontrent pour la première fois, la présence d’un paysage glaciaire composé de vallées glaciaires associées à des cirques glaciaires daté d’il y a 3,6 milliards d’années.

Les auteurs suggèrent un climat froid aux hautes altitudes (supérieures à 1500 mètres) expliquerait la présence de la glace. Cette dernière a pu être stable et s’accumuler afin de former des glaciers qui ont façonné les paysages glaciaires observés dans cette étude. Un climat plus tempéré à des altitudes plus basses (moins de 1500 mètres) expliquerait la présence de l’eau liquide pour façonner les vallées ramifiées fluviatiles bien connue sur Mars. Sur Terre, il est fréquent de retrouver des endroits où la glace est stable à haute altitude mais instable à basse altitude pour former de l’eau liquide.

La découverte de formations glaciaires dans l’hémisphère sud de Mars va dans le sens de la thèse d’un climat primitif froid permettant à des glaciers d’exister à la surface de la planète il y a 3,6 milliards d’années.

Source : CNRS.

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A recent study funded by the National Program of Planetology (CNRS, INSU) and CNES allowed to highlight for the first time glacial valleys and glacial cirques that existed 3.6 billion years ago on Mars. A comparative morphometric approach between the Earth and Mars has been used to characterize the origin of ancient valleys. These ancient glacial landscapes on Mars are similar to those existing on Earth. They have been identified and preserved until today by the strong morphological imprint that they leave in the Martian landscape.
The study explains that the primitive Martian climate is now debated among researchers studying the planet. On one side, there is the most accepted vision, that of a primitive warm and wet Mars, put forward by hydrated geology and fluvial morphologies; on the other side, there is the scenario of a primitive cold and dry Mars, put forward by climatic models that advance the idea of ​​a high altitude ice deposit. Nevertheless this vision is very often questioned because no geomorphological marker of this supposed cold climate has been identified until today.
It is in this context that geomorphologists Axel Bouquety, Antoine Séjourné, François Costard and Sylvain Bouley, of the Geosciences Paris Sud laboratory (GEOPS, CNRS / Paris-Saclay University), and Denis Mercier, of the Sorbonne University, studied the valleys in the region of Terra Sabaea in the southern hemisphere of Mars.(see image below).
An innovative morphometric approach coupling images from the HRSC camera of the ESA Mars Express probe and the topographic data allowed to highlight the presence of ancient glacial morphologies on the plateaus of the southern hemisphere of Mars. In fact, the Martian valleys studied have morphometric characteristics similar to the terrestrial alpine glacial valleys and are different from the terrestrial and Martian river valleys. In addition, these Martian glacial valleys are often surmounted by an amphitheater-shaped valley head, which has morphometric characteristics very similar to terrestrial glacial cirques. The results of this study, published in Geomorphology, demonstrate for the first time the presence of a glacial landscape composed of glacial valleys associated with glacial cirques dated 3.6 billion years ago.
The authors suggest a cold climate at high altitudes (above 1500 metres) would explain the presence of ice. The latter could be stable and accumulate to form glaciers that shaped the glacial landscapes observed in this study. A more temperate climate at lower altitudes (below 1500 metres) would explain the presence of liquid water to shape the well-known riverine branched valleys on Mars. On Earth, it is common to find places where the ice is stable at high altitude but unstable at low altitude to form liquid water.
The discovery of glacial formations in the southern hemisphere of Mars is in line with the thesis of a primitive cold climate allowing glaciers to exist on the surface of this planet 3.6 billion years ago.
Source: CNRS.

Image de la planète Mars il y a 4 milliards d’années, basée sur des données géologiques. Le rectangle indique la zone d’étude. (Source:  Ittiz)

Une nouvelle approche des nuages de cendre volcanique // New approach of volcanic ash clouds

Tout le monde se souvient de l’éruption de l’Eyjafjallajökull, le volcan islandais au nom imprononçable qui a paralysé le trafic aérien en 2010 suite à une éruption riche en cendre. Les compagnies aériennes européennes n’ont pas voulu prendre le moindre risque et les avions sont restés cloués au sol. Il n’était pas question de mettre en péril les milliers de passagers qui sillonnent quotidiennement l’espace aérien. Les autorités avaient en tête des incidents survenus pendant l’éruption du Galunggung (Indonésie) en 1982 et celle du Redoubt (Alaska) en 1989 pendant lesquels des réacteurs étaient tombés en panne a cause de la cendre volcanique. Sans le sang-froid des pilotes, des catastrophes se seraient produites.

Depuis 2010, aucun progrès n’a été fait en aéronautique pour éviter une nouvelle paralysie du trafic aérien lors d’une prochaine éruption. J’ai toujours affirmé haut et fort (voir ma note du 23 mars 2018) que l’on se retrouverait dans la situation de l’Eyfjallajökull à la première occasion.

Une équipe internationale menée par le Laboratoire Magmas et Volcans (LMV) de Clermont-Ferrand, et incluant le Laboratoire de Mathématiques Blaise Pascal de l’Université Clermont Auvergne et Météo France (VAAC-Toulouse), a démontré que les éruptions les plus intenses sont les moins efficaces à transporter les cendres dans l’atmosphère. Cela implique que leur concentration dans les nuages volcaniques peut être jusqu’à 50 fois inférieure aux prévisions actuelles.

Les nuages de cendres volcaniques sont composés principalement de fines particules (<100µm) qui peuvent être transportées dans l’atmosphère sur plusieurs milliers de kilomètres. Comme on vient de le voir avec l’aéronautique, ces nuages peuvent avoir des conséquences socio-économiques importantes mais représentent aussi une menace pour les populations vivant à proximité du volcan (effondrement des toitures, pollution des réseaux d’eau et d’assainissement, inhalation des particules fines). Compte tenu de l’accroissement conjoint de la population mondiale et du trafic aérien, mieux comprendre le comportement de ces nuages de cendres est désormais un enjeu majeur de la volcanologie moderne.

Pourtant, les processus de sédimentation (autrement dit la retombée des cendres) et de transport qui contrôlent la proportion de cendres fines dans ces nuages sont encore très mal compris. Jusqu’à présent, on estimait au sein de la communauté scientifique que la proportion de cendres fines dans ces nuages représentait environ 5% de la quantité totale de téphras et ne variait pas d’une éruption à l’autre. En conséquence, au cours des deux dernières décennies, les Volcanic Ash Advisory Centers (VAAC) qui contrôlent la dispersion des cendres volcaniques dans l’atmosphère ont utilisé cette valeur par défaut pour prévoir la concentration des nuages de cendre lors des crises volcaniques.

Les scientifiques clermontois ont montré, à partir d’une étude inédite combinant données de terrain et satellitaires, que la proportion de cendres fines injectée dans l’atmosphère est en fait extrêmement variable et comprise entre 0.1% et 6.9%. Cette variation n’est pas aléatoire ; elle est inversement proportionnelle au flux de masse de téphras éjectée au niveau de la bouche éruptive. En effet, il s’avère que les éruptions les plus intenses (comme les éruptions pliniennes) sont en fait les moins efficaces – avec une proportion de cendres fines de 0,1% – à transporter des dernières dans l’atmosphère. Ce résultat s’explique par l’existence d’une sédimentation dite « collective » des particules dans les nuages riches en cendres, ce qui a pour effet d’accélérer la chute des cendres fines, diminuant ainsi la charge en cendre résiduelle au sein du nuage.

Cela signifie que la quantité de cendres fines transportées dans l’atmosphère peut être jusqu’à 50 fois inférieure aux prévisions actuelles. Cela a, bien sûr, des conséquences majeures pour les décideurs en charge de la sécurité du trafic aérien. Au sol en revanche, les retombées et dépôts de cendres fines peuvent être beaucoup plus importantes que ce que prédisent actuellement les modèles. Cela peut avoir des conséquences considérables dans l’évaluation des risques associés aux populations vivant à proximités des zones volcaniques.

Source: Gouhier, M., Eychenne, J., Azzaoui, N., Guillin, A., Deslandes, M., Poret, M., Costa, A., Husson, P., (2019). Low efficiency of large volcanic eruptions in transporting very fine ash into the atmosphere. Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-019-38595-7

La dernière étude du LMV permettra-t-elle d’éviter une nouvelle pagaille dans le ciel lors de la prochaine éruption d’un volcan émettant de volumineux panaches de cendre ? Les compagnies aériennes feront-elles confiance aux scientifiques ? Pas si sûr !

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Everyone remembers the eruption of Eyjafjallajökull, the Icelandic volcano with anunpronounceable name that paralyzed air traffic in 2010, following an ash-rich eruption. European airlines did not want to take the slightest risk and planes remained grounded. There was no question of endangering the thousands of passengers who ply the airspace daily. The authorities had in mind incidents during the eruption of Galunggung (Indonesia) in 1982 and Redoubt (Alaska) in 1989 when reactors stopped due to volcanic ash. Without the competence of the pilots, disasters would have occurred.
Since 2010, no progress has been made in aeronautics to avoid a new paralysis of air traffic during a next eruption. I have always stated loud and clear (see my note of 23 March 2018) that we would end up in the situation of Eyfjallajökull.
An international team led by the Laboratory Magmas and Volcanoes (LMV) of Clermont-Ferrand, and including the Laboratory of Mathematics Blaise Pascal of Clermont Auvergne University and Météo France (VAAC-Toulouse), has demonstrated that the most intense eruptions are the least efficient at transporting ash into the atmosphere. This implies that their concentration in volcanic clouds can be up to 50 times lower than current predictions.
Volcanic ash clouds are mainly composed of fine particles (<100μm) that can be transported into the atmosphere over several thousand kilometres. As we have just seen with aeronautics, these clouds can have important socio-economic consequences but also represent a threat for the populations living near the volcano (collapse of the roofs, pollution of the networks of water and sanitation, inhalation of fine particles). Given the joint growth of the world population and air traffic, a better understanding of the behaviour of these ash clouds is now a major issue of modern volcanology.
However, the processes of sedimentation (in other words the ashfall) and of transport that control the proportion of fine ash in these clouds are still very poorly understood. Until now, it has been estimated in the scientific community that the proportion of fine ash in these clouds is about 5% of the total amount of tephras and does not vary from one eruption to another. As a result, over the past two decades, the Volcanic Ash Advisory Centers (VAACs) that control the dispersion of volcanic ash into the atmosphere have used this default value to predict the concentration of ash clouds during volcanic crises.
The scientists at Clermont have shown from a groundbreaking study combining field and satellite data that the proportion of fine ash injected into the atmosphere is in fact extremely variable, between 0.1% and 6.9%. This variation is not random; it is inversely proportional to the mass flow of tephras ejected at the eruptive vent. Indeed, it turns out that the most intense eruptions (such as Plinian eruptions) are in fact the least effective, with a proportion of fine ash of 0.1%, to carry it in the atmosphere. This result is explained by the existence of so-called « collective » sedimentation of the particles in the ash-rich clouds, which has the effect of accelerating the fall of the fine ash, thus reducing the residual ash load within the cloud.
This means that the amount of fine ash transported into the atmosphere can be up to 50 times lower than current predictions. This, of course, has major consequences for the decision-makers in charge of air traffic safety. On the ground, on the other hand, ashfall and fine ash deposits can be much larger than the models currently predict. This can have considerable consequences in assessing the risks associated with populations living near volcanic areas.

Source: Gouhier, M., Eychenne, J., Azzaoui, N., Guillin, A., Deslandes, M., Poret, M., Costa, A., Husson, P., (2019). Low efficiency of large volcanic eruptions in transporting very fine ash into the atmosphere. Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-019-38595-7

Will the latest LMV study prevent a new mess in the sky during the next eruption of a volcano emitting voluminous ash plumes? Will airlines trust scientists? Not so sure !

Schéma illustrant les mécanismes de sédimentation et de transport des cendres volcaniques pour différents styles éruptifs. (Source : Mathieu Gouhier / LMV)

Panache de cendre émis par le Semeru (Indonésie) [Photo: C. Grandpey]

Photo LMV

Une invasion de microplastiques (1) sur les glaciers alpins… // An invasion of microplastics (1) on the Alpine glaciers…

On a tendance à penser que les glaciers sont des lieux d’une grande pureté, bien à l’écart de la pollution mondiale. Il n’en est rien. Une étude récente a révélé que le plastique existe également sur les glaciers. Lors de l’assemblée générale de l’Union Européenne des Géosciences à Vienne (Autriche), une équipe de chercheurs italiens de l’Université de Milan a présenté les premières preuves de contamination microplastique des glaciers alpins. Les microplastiques sont des particules de plastique mesurant moins de cinq millimètres. On pense que la plupart d’entre elles sont arrivées sur les glaciers via les randonneurs qui fréquentent la région.
L’étude a été menée sur le glacier Forni qui s’étire sur 6 km dans la chaîne de Bregaglia, dans la région des Grisons, dans le sud-est de la Suisse, très proche de l’Italie. Il se trouve à une altitude de 3678 mètres.
Cette vallée glaciaire est un itinéraire de randonnée très populaire qui attire chaque année des centaines de randonneurs et alpinistes. L’équipe scientifique y a recueilli des échantillons de sédiments. Leur analyse a révélé qu’ils contenaient en moyenne environ 75 particules de microplastique par kilogramme. Ce niveau de contamination est comparable à celui observé dans les zones marines et côtières en Europe. L’extrapolation de ces données laisse supposer qu’il pourrait y avoir entre 131 et 162 millions de particules de plastique sous forme de fibres et fragments à la surface du glacier Forni.
L’origine précise des particules est difficile à définir. Une partie de la pollution a probablement été transportée par des masses d’air provenant de zones densément urbanisées autour des Alpes. Cependant, les chercheurs pensent que la plupart des plastiques ont une origine locale, car le polymère le plus fréquent dans les échantillons est le polyester, un composant utilisé dans les vêtements et équipements techniques des randonneurs.
Pour cette raison, afin d’éviter de contaminer les échantillons de sédiments pendant la campagne sur le terrain, les scientifiques ne portaient que des vêtements 100% coton et des sabots de bois, ce qui n’est pas le moyen le plus facile pour se déplacer sur un glacier !
À présent, l’équipe scientifique prévoit d’établir une classification des particules de plastique de manière plus précise, ce qui permettra de déterminer l’origine des polluants. L’étude présentée à Vienne ouvre également la porte à de nouvelles recherches sur la dispersion des contaminants microplastiques à la surface des glaciers lorsque la glace fond. Bien que le glacier Forni n’alimente pas de sources d’eau potable dans la vallée, des fibres et des fragments de plastique pourraient pénétrer ailleurs dans la chaîne trophique et avoir un impact sur les écosystèmes.
S’agissant de la pollution plastique dans le monde, il est bon de rappeler qu’elle doublera d’ici 2030, en menaçant la faune et la santé humaine. Des expéditions récentes visant à collecter des échantillons dans l’Arctique ont révélé des niveaux record de microplastiques comprenant du polyéthylène, du nylon, du polyester et de l’acétate de cellulose. Le WWF a lancé une mise en garde car les déchets plastiques dans les océans pourraient atteindre 300 millions de tonnes en un peu plus d’une décennie. Cela doublerait la quantité de plastique dans l’océan, celle qui a mis plus d’un demi-siècle à s’accumuler, entre 1950 et 2016. Près du tiers de tous les plastiques produits, soit 104 millions de tonnes par an, se retrouveront dans les océans et la Nature en général.

Source: Presse internationale.

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We tend to think of glaciers as impeccable places, uncontaminated by the world’s pollution. Unfortunately, a recent study has revealed that plastic existed on glaciers as well. At the European Geosciences Union General Assembly in Vienna (Austria), a team of Italian researchers from the University of Milan presented the first evidence ever of microplastic contamination on alpine glaciers. Microplastics are defined as plastic particles measuring less than five millimetres. It is thought that most of the microplastics arrived via hikers visiting the region.

The study was conducted on Forni Glacier, a 6 km long river of ice in the Bregaglia Range in the region Graubünden in south-east Switzerland very close to Italy. It has an elevation of roughly 3,678 metres..

The valley is a popular hiking route and attracts hundreds of trekkers and alpinists every year. The scientific team collected the first sediment samples in the valley. Their analysis revealed that they contained on average about 75 particles of microplastic per kilogram of sediment. This level of contamination is comparable to what is observed in marine and coastal areas in Europe. Extrapolation of this data suggests that there may be between 131 and 162 million plastic particles present on the surface of Forni Glacier, fibers and fragments combined.

The precise origin of the particles is hard to define. Some of the pollution had probably been carried by air masses from densely urbanized areas surrounding the Alps. However, researchers think most of the plastic has a local origin, since the most common polymer found in the samples was polyester, a component used in technical clothing and equipment for hikers.

For that very reason, in order to avoid contaminating the sediment samples during the field campaign, the participants in the research wore only 100% cotton clothes and wooden clogs, which is not the easiest way to hike a glacier.

Now, the scientific team plans a follow-up study that will classify the plastic particles more precisely and help determine the origin of the pollutants. The current study also opens the door to new research on how microplastic contaminants on the surface of alpine glaciers disperse when the ice melts. Although Forni Glacier does not feed drinking water sources down the valley, in other locations fibers and fragments could enter the trophic chain and impact ecosystems.

Considering plastic pollution globally, it is good to remember that it is set to double by 2030, threatening wildlife and human health. Recent expeditions to collect samples in the Arctic found record levels of microplastics and fragments that included polyethylene, nylon, polyester and cellulose acetate. WWF International has warned plastic waste in the oceans could reach 300 million tons in just over a decade. That would double the amount of plastic in the ocean, which took more than half a century to build up between 1950 and 2016. Almost a third of all plastics produced, or 104 million tons annually, will find their way into the oceans and natural world.

Source: International press.

Vue du glacier Forni depuis le refuge Mantova (Crédit photo: Wikipedia)

Fibres microplastiques en milieu marin (Source : Wikipedia)

Microplastiques dans des sédiments fluviaux (Source : Wikipedia)

L’inquiétant réchauffement des océans // Oceans are warming faster than previously thought

Selon une nouvelle étude récemment publiée dans la revue Science, la chaleur piégée par les gaz à effet de serre fait s’élever la température des océans plus rapidement que prévu. Les résultats de l’étude prouvent que les affirmations antérieures d’un ralentissement du réchauffement de la planète au cours des 15 dernières années étaient sans fondement.
La nouvelle étude repose sur le réseau Argo, une flotte de près de 4 000 robots flottants dispersés sur les océans de la planète. Ils plongent à quelques jours d’intervalle à une profondeur de 2 000 mètres et mesurent la température, le pH, la salinité, et envoient d’autres informations sur nos océans. Depuis le milieu des années 2000, le réseau Argo fournit des données cohérentes et à grande échelle sur les variations de température des océans. Avant Argo, les données dans ce domaine étaient rares et peu fiables.
Le réchauffement des océans constitue un marqueur essentiel du changement climatique car environ 93% de l’énergie solaire excédentaire piégée par les gaz à effet de serre s’accumule dans les océans. De plus, contrairement à la température de surface de la Terre, celle des océans n’est pas affectée par les variations d’une année à l’autre causées par des événements climatiques tels que El Nino ou des éruptions volcaniques.
La nouvelle analyse montre que les tendances en matière d’évolution thermique des océans correspondent à celles prédites par les principaux modèles de changement climatique et que le réchauffement mondial des océans s’accélère.
En se référant à un scénario dans lequel aucun effort n’a été fait pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, les modèles CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project 5) prévoient que la température de l’eau des océans jusqu’à 2 000 mètres de profondeur augmentera de 0,78°C d’ici la fin de ce siècle. La dilatation thermique provoquée par cette hausse de température ferait monter le niveau de la mer de 30 centimètres, ce qui vient s’ajouter à l’élévation déjà importante du niveau de la mer causée par la fonte des glaciers et de la banquise. Le réchauffement des océans contribue également à renforcer les tempêtes, les ouragans et les précipitations extrêmes. 2018 a été la quatrième année la plus chaude jamais enregistrée sur Terre; elle a été aussi l’année la plus chaude jamais enregistrée dans les océans, tout comme 2017 et 2016 auparavant.
Source: Science et UC Berkeley. .

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According to a new study recently published in the journal Science, the heat trapped by greenhouse gases is raising ocean temperatures faster than previously thought. The results provide further evidence that earlier claims of a slowdown in global warming over the past 15 years were unfounded.

The new study relies on the Argo network, a fleet of nearly 4,000 floating robots that drift throughout the world’s oceans, every few days diving to a depth of 2000 metres and measuring the ocean’s temperature, pH, salinity and other pieces information. Argo has provided consistent and widespread data on ocean heat content since the mid-2000s. Prior to Argo, ocean temperature data was sparse and not fully reliable.

Ocean heating is a critical marker of climate change because an estimated 93 percent of the excess solar energy trapped by greenhouse gases accumulates in the world’s oceans. What’s more, unlike surface temperatures, ocean temperatures are not affected by year-to-year variations caused by climate events like El Nino or volcanic eruptions.

The new analysis shows that trends in ocean heat content match those predicted by leading climate change models, and that global ocean warming is accelerating.

Taking into account a scenario in which no effort has been made to reduce greenhouse gas emissions, the Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) models predict that the temperature of the top 2,000 metres of the world’s oceans will rise 0.78°C by the end of the century. The thermal expansion caused by this bump in temperature would raise sea levels 30 centimetres, on top of the already significant sea level rise caused by melting glaciers and ice sheets. Warmer oceans also contribute to stronger storms, hurricanes and extreme precipitation. 2018  was the fourth warmest year on record on the surface; it was also the warmest year on record in the oceans, as was 2017 and 2016 before that.

Source : Science & UC Berkeley. .

Ces courbes montrent que les océans se réchauffent plus vite en surface, entre 0 et 700 mètres de profondeur (courbe violette), qu’en profondeur, entre 700 et 2000 mètres (courbe grise). [Source : Institute of Atmospheric Physics, Beijing]

La fonte de l’Antarctique (suite) // Antarctica is melting (continued)

Une étude publiée le 13 juin 2018 dans la revue Nature révèle que l’Antarctique fond plus de deux fois plus vite aujourd’hui qu’en 2012. La vitesse à laquelle le continent perd sa glace s’accélère, ce qui contribue encore davantage à la hausse du niveau de la mer.
Entre 60 et 90% de l’eau douce du monde est stockée sous forme de glace dans les calottes glaciaires de l’Antarctique, un continent dont la taille est celle des États-Unis et du Mexique réunis. Si toute cette glace fondait, elle ferait s’élever le niveau de la mer d’environ 60 mètres.
Le continent est en train de fondre si vite qu’il entraînera une hausse de 15 centimètres du niveau de la mer d’ici 2100. C’est l’estimation haute des prévisions du Groupe Intergouvernemental  d’Experts sur l’Evolution du Climat (GIEC) concernant la hausse des océans avec la contribution de l’Antarctique.
Le responsable de la nouvelle étude explique qu’à Brooklyn, un quartier de New York, il y a des inondations une fois par an, mais avec une élévation de la mer de 15 centimètres, de telles inondations se produiraient 20 fois par an.
Ce qui préoccupe les scientifiques, c’est l’équilibre entre la quantité de neige et de glace qui s’accumule en Antarctique au cours d’une année donnée et la quantité qui disparaît. Entre 1992 et 2017, le continent a perdu trois mille milliards de tonnes de glace. Cela a conduit à une augmentation du niveau de la mer d’un peu plus de 7 millimètres, ce qui ne semble pas beaucoup. Le problème, c’est que 40% de cette augmentation est survenue au cours des cinq dernières années de la période d’étude, de 2012 à 2017, avec un taux de perte de glace qui a augmenté de 165%.
L’Antarctique n’est pas le seul contributeur à l’élévation du niveau de la mer. Chaque année, entre 2011 et 2014, le Groenland a perdu 375 milliards de tonnes de glace. De plus, à mesure que les océans se réchauffent, leurs eaux se dilatent et occupent plus d’espace, ce qui augmente également le niveau de la mer. La fonte des glaces et le réchauffement des eaux sont principalement causés par les émissions anthropiques de gaz à effet de serre.
La dernière étude a permis de dissiper certaines incertitudes liées aux différences régionales en Antarctique. On sait que l’Antarctique occidental et la Péninsule Antarctique perdent plus de glace que l’Antarctique oriental. En Antarctique de l’Est, l’image est restée longtemps confuse car la couche de glace gagnait de la masse certaines années et en perdait pendant d’autres. De ce fait, l’Antarctique de l’Est a parfois servi de référence aux personnes qui nient le réchauffement climatique. La région, qui représente les deux tiers du continent, est très difficile d’accès et les données sont plus rares parce qu’il y a moins de stations de mesure. Les chercheurs doivent donc extrapoler une petite quantité de données sur une superficie équivalente à celle des Etats-Unis, ce qui rend l’analyse moins précise. Pour contourner ce problème, plus de 80 chercheurs du monde entier qui ont participé à la dernière étude ont collecté des données fournies par une douzaine de mesures satellitaires différentes datant du début des années 1990. Au vu de ces données, ils ont conclu que les changements observés en Antarctique de l’Est étaient insuffisants pour compenser la perte rapide observée dans l’Antarctique de l’ouest et la Péninsule Antarctique.
Les chercheurs qui ont participé à l’étude ont effectué des calculs similaires il y a cinq ans, en utilisant 20 ans de données, mais ils ont été incapables de tirer des conclusions probantes, sauf que l’Antarctique semblait perdre de la masse à un rythme constant. Ils ont découvert l’accélération de la perte de glace lorsqu’ils ont refait les calculs, mais cette fois en prenant en compte cinq années supplémentaires de données. Ils ont eu la preuve d’une accélération considérable de la perte de glace au cours des cinq dernières années
Les progrès des satellites d’observation de la Terre ont permis aux chercheurs de mieux comprendre les régions polaires. De nombreux chercheurs pensaient que les régions polaires ajoutaient de la glace grâce au réchauffement du climat parce que les températures plus chaudes entraînent plus d’humidité dans l’atmosphère, donc plus de pluie et, selon eux, plus de neige aux pôles. L’observation directe des satellites a permis de montrer que cette approche était inexacte. Les chercheurs craignent que les informations fournies par les satellites soient en péril dans les années à venir puisque les budgets proposés par l’administration Trump prévoient une réduction de certains programmes d’observation de la Terre.
Les observations par satellite montrent la véritable cause de la perte de glace en Antarctique. La dernière étude révèle qu’il y a une plus grande perte de masse en bordure de la calotte glaciaire, là où elle est en contact avec l’océan dont l’eau se réchauffe et fait fondre la glace. Cela confirme d’autres études qui ont montré que les glaciers de l’Antarctique fondent par en dessous en raison de la température croissante des eaux océaniques.
Source: Presse internationale.

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A study published on June 13th, 2018 in the journal Nature reveals that Antarctica is melting more than twice as fast as in 2012. The continent’s rate of ice loss is speeding up, which is contributing even more to rising sea levels.

Between 60 and 90 percent of the world’s fresh water is frozen in the ice sheets of Antarctica, a continent roughly the size of the United States and Mexico combined. If all that ice melted, it would be enough to raise the world’s sea levels by roughly 60 metres.

The continent is now melting so fast that it will contribute15 centimetres to sea-level rise by 2100. That is at the upper end of what the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) has estimated Antarctica alone could contribute to sea level rise this century.

The leader of the new study explains that around Brooklyn there is flooding once a year or so, but with a sea rise of 15 centimetres, this is going to happen 20 times a year.

What concerns scientists is the balance of how much snow and ice accumulates on Antarctica in a given year versus the amount that is lost. Between 1992 and 2017, the continent lost three trillion tons of ice. This has led to an increase in sea levels of roughly 7 millimetres, which does not seem much. But 40 percent of that increase came from the last five years of the study period, from 2012 to 2017, when the ice-loss rate accelerated by 165 percent.

Antarctica is not the only contributor to sea level rise. Greenland lost an estimated 1 trillion tons of ice between 2011 and 2014. Moreover, as oceans warm, their waters expand and occupy more space, also raising sea levels. The melting ice and warming waters have all been primarily driven by human emissions of greenhouse gases.

The study also helps clear up some uncertainty that was linked to regional differences in Antarctica. West Antarctica and the Antarctic Peninsula have been known to be losing more ice than East Antarctica. In East Antarctica the picture has been muddled as the ice sheet there gained mass in some years and lost mass in others.

East Antarctica has sometimes been a focus of attention for people who deny the science of global warming. The region, which makes up two-thirds of the continent, is a remote region where data is scarcer because there are fewer measurement stations.. Researchers must extrapolate a smaller amount of data over an area the size of the United States, which can make the analysis less precise. To get around those problems in this study, more than 80 researchers from around the world collected data from about a dozen different satellite measurements dating to the early 1990s. The researchers concluded that the changes in East Antarctica were not nearly enough to make up for the rapid loss seen in West Antarctica and the Antarctic Peninsula.

The researchers in the new study ran similar calculations five years ago, using 20 years of data, but were unable to say much except that Antarctica seemed to be losing mass at a steady rate. They discovered the acceleration in the rate of ice loss when they did the calculations again, this time with an additional five years of data. Thus, they had the proof of a considerable loss of ice during the last five years.

Advancements in Earth-observing satellites have enabled researchers to better understand the polar regions. Many researchers once thought the polar regions would add ice as the climate warmed, because warmer temperatures lead to more moisture in the atmosphere, which leads to more rain, and, they thought, more snow at the poles. Direct observation from satellites upended that view. However, researchers fear that future knowledge from satellites is at risk as budgets proposed by the Trump administration have called for a reduction in some Earth observation programs.

The satellite observations show what is driving the loss of ice in Antarctica. The latest study reveals that there is a greater loss of mass along the edges of the ice sheet, where the ice sheet is making contact with the ocean, and that the warming oceans are melting the ice. This confirms other studies which showed that Antarctica’s glaciers are melting from below due to the increasing temperature of ocean water.

Source: International press.

Source: NOAA

Retour sur l’éruption sous-marine du volcan Havre (Iles Kermadec) en 2012 // Return on the 2012 submarine eruption of Havre Volcano (Kermadec Islands)

En 2012, une puissante éruption sous-marine a secoué le volcan Havre, dans les îles Kermadec, à environ 1000 km de l’île du Nord de la Nouvelle-Zélande. A l’époque, j’avais publié plusieurs articles à propos de cet événement.
Dans une étude de deux ans, publiée dans la revue Science Advances, des chercheurs ont reconstitué l’éruption qui fut plus importante que n’importe quelle autre sur Terre au cours du 20ème siècle. Les chercheurs de l’Université de Tasmanie (Australie) ont utilisé des robots pour explorer le volcan sous-marin et mieux comprendre ce qui se passe sous la surface de la Terre. En 2015, ils ont envoyé un véhicule sous-marin autonome (AUV) et une douzaine d’autres engins télécommandés pour cartographier et observer le volcan, et collecter des échantillons de roches.
L’événement de 2012 a été révélé lorsque les satellites ont détecté un banc de pierre ponce d’une superficie de quelque 400 kilomètres carrés à la surface de l’océan. Le volcan à l’origine de l’éruption avait été découvert une dizaine d’années plus tôt.

Source: NASA

 Les robots ont observé 14 bouches éruptives sur le volcan Havre ;  ils ont mesuré la quantité de lave et de roche émise sur le site. A lui seul, le nombre de bouches éruptives montre la puissance de l’éruption le long d’une impressionnante ligne de fractures dans la structure du volcan.
Selon un chercheur, « c’est le premier événement avec un magma à forte teneur en silice où nous sommes en mesure de vérifier si la pression hydrostatique a supprimé l’explosivité ». Les scientifiques ont pu démontrer que 80% du volume de pierre ponce avait alimenté le banc à la surface de l’Océan Pacifique avant son échouage sur les plages de l’île de Micronésie et sur le littoral oriental de l’Australie.
L’éruption a recouvert le volcan de cendre et de ponce et a anéanti la vie qui s’y trouvait. Les biologistes ont hâte de savoir comment les espèces recolonisent un territoire et quelle est leur provenance. Une étude plus approfondie pourrait donner aux scientifiques une meilleure idée de la façon dont ces environnements renaissent, non seulement après les éruptions de volcans sous-marins, mais aussi lorsqu’ils sont soumis à l’exploitation minière des fonds marins.

Sources: New Zealand Herald et Newsweek.

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In 2012, a powerful undersea eruption occurred on the seafloor Havre volcano, which lies in the Kermadec Islands, about 1000 km off the North Island of New Zealand. I had published several posts on this blog about the event.

In a two-year study published in the journal Science Advances, researchers have pieced together the eruption that proved larger than any on land in the past century. The researchers from the University of Tasmania in Australia, used robot submarines to probe the underwater volcano, and could reshape our understanding of what is happening beneath the Earth’s surface. In 2015, they sent an autonomous underwater vehicle (AUV) and a team of a dozen remotely operated vehicles to map, observe and collect samples from the volcano.

The 2012 event was revealed when satellite imagery picked up a pumice raft spread across some 400 square kilometres of ocean. The volcano that produced the eruption had been discovered only a decade earlier.

The robots looked at 14 different vents on the Havre volcano to better measure the amount of lava and rock at the site. That number of vents alone pointed to the significance of the event, punching holes along a huge tear line in the volcano’s structure.

According to one researcher, “This was the first event of high silica magma composition where we are able to provide the constraints that test whether the hydrostatic pressure did suppress explosivity”. The scientists were able to demonstrate that 80 per cent of the volume of the pumice was delivered to the pumice raft and efficiently dispersed into the Pacific Ocean landing on Micronesian island beaches and the East Australian seaboard.

The eruption blanketed the volcano with ash and pumice and devastated the biological communities. Biologists are interested to learn more about how species recolonise, and where those new species are coming from. Further study may give scientists a better sense of how these environments rebound not only after submarine volcanoes, but also when subjected to seafloor mining.

Sources: New Zealand Herald and Newsweek.

Plancher océanique autour du volcan de Havre avec, en rouge, la lave de l’éruption de 2012. (Source : University of Tasmania)