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Température de prismation des colonnes basaltiques // Prismation temperature of basalt columns

J’ai écrit plusieurs notes – le 24 mars 2015, par exemple – sur Devils Tower qui est un site touristique très populaire dans le Wyoming aux Etats Unis. Un certain nombre d’hypothèses ont été formulées pour expliquer l’apparition de ce monolithe vieux de 49 millions d’années. Les explications les plus fréquemment avancées font état d’une montée de magma qui se serait frayé un chemin dans les couches sédimentaires sous la surface ou à l’intérieur d’une cheminée dans les profondeurs d’un volcan.
Une nouvelle étude réalisée par des géologues de l’Université de Liverpool a identifié la température à laquelle le magma en cours de refroidissement se fissure pour former des colonnes géométriques telles que celles rencontrées à la Chaussée des Géants en Irlande du Nord et à Devils Tower aux États-Unis.


Les colonnes géométriques apparaissent dans de nombreux types de roches volcaniques et se forment au fur et à mesure que la roche se refroidit et se contracte, ce qui donne naissance à un ensemble régulier de prismes et de colonnes polygonaux Les géologues se sont longtemps demandé à quelle température le magma en cours de refroidissement forme ces prismes.
Les scientifiques de Liverpool ont entrepris une étude pour découvrir à quel niveau de température les roches s’ouvrent pour former ces entablements spectaculaires. Dans un article publié dans la revue Nature Communications, ils expliquent avoir mis sur pied un nouveau type d’expérience pour montrer comment, lorsque le magma se refroidit, il se contracte et accumule du stress, jusqu’au moment où il se fissure. L’étude a été réalisée sur des échantillons de colonnes basaltiques issues de l’Eyjafjallajökull, en Islande.
Les chercheurs ont conçu un nouvel appareil permettant à la lave en cours de refroidissement, saisie dans une presse, de se contracter et de se fissurer pour former une colonne. Cette expérience a permis de constater que les roches se fracturent lorsqu’elles refroidissent à environ 90 à 140 degrés Celsius en dessous de la température à laquelle le magma cristallise, soit environ 980 °C pour les basaltes. Cela signifie que les joints que l’on peut observer entre les colonnes basaltiques à la Chaussée des Géants et à Devils Tower, entre autres, se sont formés à une température d’environ 840-890°C.
Les auteurs de l’expérience explique qu’elle a été compliquée d’un point de vue technique, mais elle montre parfaitement le rôle joué par la contraction thermique sur l’évolution des roches en cours de refroidissement et sur le développement des fractures. Connaître le niveau de température auquel le magma en cours de refroidissement se fracture est essentiel, car il amorce la circulation de fluides dans le réseau de fractures. La circulation de fluides contrôle le transfert de chaleur dans les systèmes volcaniques. Ce phénomène peut être exploité pour la production d’énergie géothermique. Cette dernière découverte présente donc d’importantes applications en volcanologie et dans le domaine de la recherche géothermique.
Source : Université de Liverpool.

Loin de cette approche scientifique, une légende raconte qu’un groupe de sept jeunes filles jouaient dans la forêt quand arriva brusquement un ours géant. Elles s’enfuirent mais l’ours les poursuivit. La situation semblait perdue car l’ours gagnait du terrain. Les filles se précipitèrent vers un rocher quelles essayèrent d’escalader en priant le Grand Esprit de leur venir en aide. A ce moment-là, le rocher se mit à grandir, soulevant les enfants dans les airs. L’ours sauta sur le rocher mais ne réussit pas à atteindre les jeunes filles car ses griffes glissaient sur la pierre. On peut voir aujourd’hui la marque de ses griffes sur le rocher qui continua à croître, poussant les filles vers le ciel, où elles devinrent les sept étoiles de la Pléiade.

Photos: C. Grandpey

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I have written several posts – on March 24th, 2015, for instance – about Devils Tower which is a popular tourist spot in Wyoming. A number of hypotheses for the 49-million-year-old monolith have been put forward over the years. The most popular explanations today refer to some magma ascent squeezed in between subsurface layers of sediments, or within a conduit deep inside a volcano.

A new study by geoscientists at the University of Liverpool has identified the temperature at which cooling magma cracks to form geometric columns such as those found at the Giant’s Causeway in Northern Ireland and Devils Tower in the USA.
Geometric columns occur in many types of volcanic rocks and form as the rock cools and contracts, resulting in a regular array of polygonal prisms or columns. One of the most intriguing questions facing geologists is the temperature at which cooling magma forms these columnar joints.

Liverpool geoscientists undertook a research study to find out how hot the rocks were when they cracked open to form these spectacular stepping stones. In a paper published in Nature Communications, they explain that they designed a new type of experiment to show how as magma cools, it contracts and accumulates stress, until it cracks. The study was performed on basaltic columns from Eyjafjallajökull volcano, Iceland.
The researchers designed a novel apparatus to permit cooling lava, gripped in a press, to contract and crack to form a column. These new experiments demonstrated that the rocks fracture when they cool about 90 to 140 degrees Celsius below the temperature at which magma crystallises into a rock, which is about 980°C for basalts.
This means that columnar joints exposed in basaltic rocks, as observed at the Giant’s Causeway (Ireland) and Devils Tower (USA) amongst others, were formed around 840-890°C.
The authors of the experiments say that they were technically very challenging, but they clearly demonstrate the power and significance of thermal contraction on the evolution of cooling rocks and the development of fractures. Knowing the point at which cooling magma fractures is critical, as it initiates fluid circulation in the fracture network. Fluid flow controls heat transfer in volcanic systems, which can be harnessed for geothermal energy production. So the findings have tremendous applications for both volcanology and geothermal research.
Source: The University of Liverpool.

Far from this scientific approach, a legend says that a group of seven girls were playing in the forest when a giant bear abruptly arrived. They fled but the bear chased them. The situation seemed lost because the bear was gaining ground. The girls rushed to a rock that they tried to climb, begging the Great Spirit to help them. At that moment, the rock began to grow, raising the children in the air. The bear jumped on the rock but failed to reach the girls because his claws slipped on the stone. We can see today the mark of his claws on the rock that continued to grow, pushing the girls to the sky, where they became the seven stars of the Pleiades.

Record de chaleur hivernale en Nouvelle Zélande // Record winter heat in New Zealand

Les saisons sont inversées dans l’hémisphère sud. L’hiver austral qui vient de se terminer en Nouvelle-Zélande a été le plus chaud jamais enregistré, et les scientifiques affirment que le changement climatique est responsable de cette hausse des températures.

L’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère de Nouvelle-Zélande vient d’annoncer que pendant les trois mois d’été, jusqu’en août, la température moyenne en NZ a été de 9,8°C Celsius. C’est 1,3°C de plus que la moyenne sur le long terme et 0,2°C de plus que le précédent record enregistré en 2020. Les archives météorologiques remontent à 1909, mais la plupart des hivers les plus chauds sont récents.

Les météorologues néo-zélandais ont noté que des vents plus chauds que d’habitude ont soufflé du nord et la température de la mer a été plus chaude. Ils ajoutent que la tendance au réchauffement va de pair avec la concentration de dioxyde de carbone, qui est passée en Nouvelle-Zélande de 320 parties par million il y a 50 ans à environ 412 ppm aujourd’hui.

Les chutes de neige à basse altitude ont été bien inférieures à la moyenne au cours de l’hiver écoulé, car elles ont souvent été remplacées par de la pluie, ce qui pourrait entraîner une baisse du niveau des rivières plus tard dans l’année. En effet, il y aura moins d’eau de fonte, ce qui pourrait avoir un impact sur l’irrigation des cultures.

Il y a également eu davantage d’événements météorologiques extrêmes, notamment de graves inondations en certains endroits et des périodes de sécheresse dans d’autres régions. De tels changements exercent une pression sur les écosystèmes naturels et avec le temps, des espèces seront menacées d’extinction.

Les écologistes néo-zélandais ont déclaré que les gouvernements précédents avaient beaucoup parlé du changement climatique mais n’avaient pas fait grand-chose pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, de bonnes politiques gouvernementales sont désormais en place, notamment un engagement de neutralité carbone d’ici 2050.

Source : presse néo-zélandaise.

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Seasons are inverted in the South Hemisphere. The southern winter that just ended in New Zealand was the warmest ever recorded, and scientists say that climate change is driving temperatures ever higher.

For the three months through August, the average temperature was 9.8°C Celsius, according to New Zealand’s National Institute of Water and Atmospheric Research. That’s 1.3°C above the long-term average and 0.2°C higher than the previous record posted last year. Scientists have been keeping records since 1909, but most of the warmest winters have been recent.

NZ meteorologists have noted that there were more warm winds than usual from the north and warmer sea temperatures. They say the warming trend can be tracked through carbon dioxide concentration, which has increased in New Zealand from 320 parts per million 50 years ago to about 412 parts per million today.

Snowfall at lower elevations was well below average this winter as it was often replaced with rain, which could make for lower river levels later in the year because there will be less snowmelt. That could impact irrigation for farms.

There were also more extreme weather events, including severe flooding in some places and dry spells in others. Such changes are putting pressure on natural ecosystems and over time more species will face extinction.

New Zealand environmentalists say previous governments had talked a lot about climate change but so far done little to curb its emissions. However, there are now good government policies in place, including a pledge to become carbon-neutral by 2050.

Source : New Zealand news media.

Mauvaise nouvelle pour les glaciers néo-zélandais (Photo : C. Grandpey)

Les cavités d’eau dans la calotte glaciaire du Groenland // Ice blisters in Greenland’s ice sheet

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, l’Arctique se réchauffe plus rapidement que le reste de la planète. Le 27 juillet 2021, la température de l’air au Groenland a atteint un pic de 23,2 °C. En conséquence, le Groenland a perdu une énorme quantité de glace à la fin du mois
La température globale sur Terre augmente si fortement que les scientifiques ont porté leur attention sur les cavités remplies d’eau qui se forment dans la calotte glaciaire du Groenland. Des chercheurs de l’Université de Princeton ont utilisé des observations de terrain et des modèles scientifiques pour visualiser ces cavités. Leur étude a été publiée dans la revue Nature Communications,
On sait depuis longtemps que des lacs d’eau de fonte se forment naturellement à la surface de la calotte glaciaire pendant la période estivale (voir photo ci-dessous), mais les scientifiques ont remarqué qu’ils deviennent de plus en plus nombreux et de plus en plus vastes avec le réchauffement climatique. Ces lacs de fonte se remplissent à la surface de la calotte glaciaire et s’écoulent lentement à travers la glace, qui peut atteindre plus de 1 000 mètres d’épaisseur en certains endroits. C’est ainsi que se forment des cavités remplies d’eau – ‘water blisters’ en anglais – à l’intérieur même de la glace.
L’étude révèle que ces cavités font souvent se déformer la surface de la glace lorsque l’eau ruisselle à travers le glacier. Les scientifiques expliquent que ce mouvement de déformation ascendant et descendant indique que certains des lacs d’eau de fonte se vident assez rapidement. Leur étude montre que la transmissivité, c’est à dire «le rôle joué par les réseaux d’eau entre la glace et le substratum rocheux», est parfois deux fois plus important pendant la saison de fonte estivale.
Les scientifiques s’intéressent à ce mouvement de l’eau de fonte car elle peut agir comme lubrifiant sous le glacier et le faire glisser plus facilement sur le substrat rocheux. Les glaciers sont de plus en plus déstabilisés avec le réchauffement de l’atmosphère. En sachant ce qui se passe au plus profond de la calotte glaciaire, les scientifiques pourront essayer de prédire comment les glaciers se comporteront avec la hausse à venir des températures.

L’étude indique que c’est la première fois que la transmissivité a pu être estimée à l’aide d’observations de la déformation de la calotte glaciaire causée par les lacs d’eau de fonte à drainage rapide. Les chercheurs expliquent que de nouvelles observations des variations saisonnières de la transmissivité sous-glaciaire seront nécessaires pour vraiment comprendre ce qui se passera lorsque la fonte migrera vers des régions de plus haute altitude.

D’autres études confirment l’avenir sombre de la calotte glaciaire du Groenland, à moins que les émissions de gaz à effet de serre soient réduites considérablement. Il y a quelques mois, l’une d’elles a indiqué que la calotte glaciaire du Groenland pourrait disparaître complètement d’ici l’an 3000. Une autre étude met en garde sur les niveaux élevés de mercure découverts dans les échantillons d’eau de fonte du Groenland.
Comme je l’ai signalé précédemment, le gouvernement groenlandais a récemment annoncé que le pays n’émettrait plus de nouvelles licences d’exploration pétrolière et gazière dans le but de limiter les impacts du changement climatique.
Source : Yahoo News.

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As I put it several times before, the Arctic is warming faster than the rest of the planet,. On July 27th, 2021 air temperatures over Greenland reached a peak of 23.2 °C. As a consequence, Greenland lost a massive amount of ice at the end of the month

Global temperatures are rising so steeply that scientists are turning their attention to the « water blisters” that are forming in the Greenland Ice Sheet. Researchers from Princeton University used field observations and scientific models to visualize these cavities. Their study was published in Nature Communications,

Meltwater lakes naturally occur on the ice sheet during the summer season, but scientists are observing that they are becoming more frequent and of a greater magnitude with global warming. Lakes of melting ice pool onto the ice sheet’s surface and slowly trickle down through the ice, which can be over 1,000 metres thick in certain sections, creating water-filled cavities.

The study reveals that the water blisters often cause the ice’s surface to drop and deform as the water trickles through the glacier. The scientists say that this rising and falling motion indicates that some of the meltwater lakes are draining quite rapidly. Their study found that transmissivity, defined as “the efficiency of the water networks that form between the ice and the bedrock,” increases by up to two orders of magnitude during the summer melt season.

Scientists are interested in this complicated movement of meltwater because they say that it can act as a lubricant for the glacier and allow it to slide more easily across the bedrock. Glaciers are becoming increasingly destabilized as the atmosphere heats up and scientists say that knowing what is happening deep inside the ice sheet will help them predict how glaciers will behave as global temperatures continue to rise.

The study says that this is the first time transmissivity has been estimated using observations of the ice sheet deformation caused by the rapidly draining meltwater lakes.

The researchers explain that more observations of seasonal changes of subglacial transmissivity in response to surface melting will be needed to really understand what will happen when melt migrates to higher elevation regions. Other research backs up the grim outlook for the Greenland Ice Sheet, unless the world drastically slashes greenhouse gas emissions. A few months ago, a study reported that the Greenland Ice Sheet could be completely melted by the year 3000. Another study reports that high levels of mercury have been found in Greenland’s meltwater samples.

As I put it before, the Greenlandic government recently announced that the country will no longer issue new licenses for oil and gas exploration in a bid to curb the impacts of climate change.

Source: Yahoo News.

 

Lac de fonte gelé dans le NE du Groenland (Source: NASA)

Fonte des petits glaciers (2): le Glacier de St Sorlin (Savoie)

Les petits glaciers des Alpes et des Pyrénées sont ceux qui souffrent le plus du réchauffement climatique. En octobre 2019, France Bleu a diffusé sur son site Web un intéressant reportage sur le Glacier de Sain-Sorlin d’Arves qui appartient à cette catégorie.

Situé dans dans les Grandes Rousses, le glacier de St Sorlin d’Arves est facilement accessible à partir du col de la Croix de Fer, un des grands cols alpins que j’ai grimpé à vélo quand mes jambes avaient quelques décennies de moins. Le problème avec ce glacier, aussi appelé Glacier de l’Etendard, c’est qu’il subit les assauts du réchauffement climatique et connaît une fonte inexorable.

Les glaciologues mesurent avec précision ce déclin depuis plus de 60 ans. Les premières mesures remontent à 1957. Saint-Sorlin fait partie des six glaciers des Alpes françaises placés sous étroite surveillance scientifique depuis plusieurs décennies. C’est le cas d’Argentière et de la Mer de Glace dans le massif du Mont-Blanc, de Gebroulaz en Vanoise, du Glacier Blanc dans les Écrins. Quant au Glacier de Sarenne, à l’Alpe d’Huez, il n’aura bientôt plus besoin d’être étudié. Sa mort est proche car il fond de 4 mètres par an.

Les glaciologues de l’Institut des géosciences de l’environnement de Grenoble (IGE) , sont en charge des mesures de quatre de ces 6 glaciers. Celui de Saint-Sorlin s’étend sur 2,8 km entre 2.600 et 3.400 mètres d’altitude.

Depuis 2003 le glacier de Saint-Sorlin perd en moyenne 2,20 mètres d’épaisseur par an. En octobre 2019, on recensait une ablation de 5,30 mètres en un an. vers 2.750 mètres d’altitude. Le bas du glacier fond plus vite que le haut, mais en moyenne, sur toute sa surface, le Saint-Sorlin perd en moyenne 2,20 mètres d’épaisseur par an depuis 2003. On  observe une accélération dans cette perte de masse depuis les années 2000.

Selon les glaciologues, ce déclin est à mettre en relation avec l’évolution du climat; la hausse des températures rabote peu à peu le glacier. La santé d’un glacier dépend de deux facteurs: l’accumulation de neige pendant l’hiver et le niveau du thermomètre pendant l’été. Or, la zone d’accumulation, là où l’accumulation de neige donne naissance au glacier, est de plus en plus haute avec la hausse des températures.

Selon les données de Météo France, la température à l’Alpe d’Huez à 1.860 mètres d’altitude n’avait jamais atteint les 25 degrés. En 2019, le thermomètre a dépassé cette valeur à 11 reprises! Les glaciers sont particulièrement sensibles à cet emballement. Comme le fait remarquer un glaciologue: « Quand en plaine on est en période de canicule avec des températures de 32 à 35 degrés Celsius, à 2 500 mètres d’altitude on a une fonte de 10 centimètres par jour. »

Il arrive que l’accumulation de neige au cours de l’hiver soit plus favorable pour les glaciers, mais si les températures estivales sont trop chaudes, cette accumulation de neige hivernale ne sert à rien et le glacier fond de plus belle. Au final, pour le glacier Saint-Sorlin, 2019 a été parmi les années les plus déficitaires après 2003 et 2015. À ce rythme, il ne lui reste plus que quelques décennies à vivre. On estime qu’en 2080 il n’y aura plus de glacier de Saint-Sorlin.

Source: France Bleu.

Le Glacier de St Sorlin en août 2019 (Crédit photo: Delphine Six)