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La température de l’eau dans le cratère de l’Halema’uma’u (Hawaii) // Water temperature in Halema’uma’u Crater (Hawaii)

Le 2 août 2020, j’ai publié une note sur le premier anniversaire de la pièce d’eau au fond du cratère de l’Halema’uma’u au sommet du Kilauea. Le lac couvre maintenant une superficie de plus de 2,5 hectares et atteint une profondeur de plus de 40 m. Sa couleur est variable et la température de surface du lac oscille généralement entre 70°C et 85°C.
Dans un nouvel article, les géologues du HVO expliquent que la température de surface du lac est susceptible de donner des indications sur d’éventuels dangers au sommet du volcan. Par exemple, en interagissant avec de l’eau proche de la surface, le magma peut, dans certains cas, déclencher des explosions phréatiques. En conséquence, le lac constitue une fenêtre ouverte sur ce qui se passe sous la surface du Kilauea.
Comme je l’ai écrit précédemment, le niveau du lac est contrôlé régulièrement à l’aide d’un télémètre laser, tandis que les observations visuelles enregistrent les variations de couleur de l’eau et sa circulation. Sa chimie a été analysée grâce à des échantillons prélevés à deux reprises par un drone. Une caméra thermique fonctionnant en continu a été installée en 2019 pour surveiller les changements de température dans le lac 24 heures sur 24. Les géologues utilisent également une caméra thermique portable lors des visites sur le terrain pour effectuer des mesures plus précises de la température du lac.
Cette dernière est parfois difficile à mesurer. En effet, la vapeur qui s’échappe de la surface de l’eau et se mélange à l’air ambiant est beaucoup plus froide que l’eau proprement dite. Cet épais nuage de vapeur masque en grande partie la surface du lac et rend les mesures difficiles. Il faut donc essayer d’effectuer les mesures dans les trouées à l’intérieur de ces nuages de vapeur. C’est en analysant les centaines d’images fournies par la caméra thermique que l’on a le plus de chances d’obtenir une estimation de la température de surface.
Fin 2019, les premiers résultats ont montré une température maximale de 70 à 75 degrés Celsius. Plus tard, une caméra thermique à plus haute résolution a été utilisée et a révélé des valeurs plus élevées, avec des températures maximales entre 80 et 85°C. La résolution plus élevée semble plus adaptée pour effectuer des mesures dans les trouées des nuages de vapeur. À de nombreuses reprises, les scientifiques du HVO ont utilisé à la fois les caméras basse et haute résolution pour avoir la confirmation que la caméra haute résolution montrait des températures systématiquement plus élevées.
Ces estimations ont été confirmées par une mission avec un drone en janvier 2020. L’appareil avait à son bord une minuscule caméra thermique. Il a été maintenu à quelques mètres au-dessus de la surface du lac, là où la vapeur est beaucoup moins problématique. La température maximale obtenue était d’environ 85°C.
Les images thermiques recueillies en 2019 montrent que la température n’est pas uniforme sur toute la surface du lac. Des zones chaudes sont observées à plusieurs endroits en bordure du lac. Au vu des images en accéléré, ces zones semblent se trouver dans les secteurs où les eaux souterraines pénètrent dans le lac. Le centre du lac est dans l’ensemble moins chaud. Cependant, ces valeurs ne représentent que la température de surface. La température en profondeur reste inconnue. Les futures missions à l’aide de drones devraient disposer d’une sonde de température pour effectuer de telles mesures.
La comparaison de la température du lac de l’Halema’uma’u avec celle d’autres lacs volcaniques dans le monde montre que le lac au sommet du Kilauea est vraiment chaud. À l’échelle de la planète, seuls quelques lacs volcaniques ont une température de surface supérieure à 80 degrés Celsius. La haute température du lac du Kilauea peut s’expliquer par la présence de chaleur résiduelle dans les matériaux d’effondrement à la base de Halema’uma’u, avec des roches qui ont été chauffées par la colonne de lave avant l’effondrement du cratère en 2018. Les bouches de gaz situées à proximité, avec des fumerolles dont la température atteint au moins 150°C, sont une autre explication possible de la température élevée du lac.
Les mesures régulières de la température du lac dans l’Halema’uma’u peuvent permettre de détecter le moindre changement annonciateur de dangers. Par exemple, dans plusieurs autres lacs volcaniques dans le monde, les variations de température ont précédé des explosions. Toutefois, au cours de l’année écoulée, la température du lac du Kilauea est restée stable et il n’y a actuellement aucun changement significatif.
Source: USGS / HVO.

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On August 2nd, 2020, I published a post about the first anniversary of the water pond at the bottom of Halema’uma’u Crater at the summit of Kilauea volcano. I wrote that the lake now covers an area of more than 2.5 hectares and reaches a depth of more than 40 m. Its colour is variable and the lake surface temperature is hot, usually between 70°C and 85°C.

In a new article, HVO geologists explain that the lake’s surface water gives indications about the potential for future hazards at the summit. Magma interacting with near-surface water can, in some circumstances, trigger steam-blast explosions. As a consequence, the lake may provide a useful window into what’s happening beneath the surface.

As I put it before, the lake level is tracked regularly with a laser rangefinder, and visual observations record changes in water colour and circulation patterns. Water chemistry has been analyzed in samples collected by two drone missions. A continuously operating thermal camera was installed in 2019 to keep watch on temperature changes in the lake around the clock. Geologists also use a handheld thermal camera during field visits to make more detailed measurements of lake temperature.

The lake temperature can be a little difficult to measure. The steam rising from the water surface and mixing with air is much cooler than the water. The thickness of this steam layer masks much of the underlying water surface and makes the measurements of the lake’s surface rather difficult. It is essential to see through the gaps in the steam. Collecting and analyzing hundreds of images at a time provides the best chance to capture the occasional views through the steam and get an estimate of the hot, underlying water surface.

The initial results in late 2019 showed maximum temperatures of 70-75 degrees Celsius. Later, a higher-resolution thermal camera was used and showed higher values, with maximum temperatures around 80-85°C. The higher resolution seemed to be better at seeing through the gaps in the steam. On numerous occasions HVO scientists used both the low and high-resolution cameras at the same time to confirm that the higher resolution camera showed systematically higher temperatures.

These estimates were confirmed by a mission with a drone in January. The aircraft carried a tiny thermal camera and hovered just yards above the surface, where steam is much less of a problem. The maximum temperature in the images was about 85°C.

The thermal images collected in 2019 show that the temperature is not uniform across the surface. Hot zones are observed in several spots along the lake margin, and time-lapse imagery shows that these areas appear to be zones where groundwater enters the lake. The centre of the lake is generally the coolest. However, these values only represent the surface temperature, and it is still unknown how hot the lake is beneath the surface. Future drone missions may carry a temperature probe to measure this.

Comparing these temperatures to those of other volcanic lakes around the world shows that Kilauea’s summit lake is a hot one. Globally, only a few volcanic lakes have surface temperatures greater than 80 degrees Celsius. The reason why Kilauea’s water lake is so hot can be explained by the residual heat in the collapse rubble at the base of Halema’uma’u, from rock that was heated by the lava column prior to the 2018 collapse. The nearby gas vents, with fumaroles whose temperature reaches at least 150 degrees Celsius, are another potential explanation for the high temperatures.

Carefully measuring the lake temperature can help identify any changes that might be precursors to upcoming hazards. For instance, at several other volcanic lakes around the world, changes in lake temperature have preceded explosions. Over the past year, Kilauea’s lake temperatures have stayed in the same range, and there are currently no significant changes

Source : USGS / HVO.

Image visuelle du lac dans le cratère de l’Halema’uma’u (Source : USGS / HVO)

Image du lac obtenue à l’aide de la caméra thermique le 31 juillet 2020. Les couleurs plus chaudes (jaune-orange) montrent les températures les plus élevées, tandis que les couleurs plus froides (bleu) montrent des températures plus basses. L’image indique que la température maximale à la surface du lac est d’environ 82°C. (Source : USGS / HVO)

Fonte de l’Arctique : une inquiétante boucle de rétroaction // Melting of the Arctic : a worrisome feedback loop

Au train où vont les choses, 2020 a toutes les chances de prendre l’une des premières places du podium du réchauffement climatique, voire la première et devancer ainsi l’année 2016 qui détient le flambeau jusqu’à présent, en grand partie grâce au phénomène El Niño qui était particulièrement fort cette année-là, alors qu’il est relativement neutre en ce moment. Comme je l’ai souligné à plusieurs reprises, les cinq dernières années ont été les cinq plus chaudes jamais enregistrées.

Ces anomalies de chaleur constatées au cours du premier semestre 2020 ont fait fondre la glace arctique beaucoup plus tôt que d’habitude. Cette fonte de la glace est due au fait que la zone arctique et toute l’Eurasie ont connu un hiver très chaud, avec de nombreux records de température. Ce qui est inhabituel et inquiétant, c’est que ces anomalies thermiques continuent.

Après avoir enregistré son hiver le plus doux depuis 140 ans, Moscou a enregistré une température record pour un 17 juin. De plus, la vague de chaleur qui touche la Sibérie a entraîné en mai une hausse de 7°C par rapport à la moyenne. On vient de voir une conséquence de cette vague de chaleur avec le dégel du pergélisol à Norilsk (nord de la Sibérie) et l’effondrement d’une cuve de diesel qui n’était plus maintenue en place par ses supports, ce qui a généré une pollution catastrophique.

Les climatologues estiment que sur cette hausse de 7°C,  2 ou 3° sont dus au réchauffement climatique anthropique, autrement dit lié aux activités humaines. 4 ou 5° sont attribuables à des variations naturelles du système climatique, la principale étant « l’oscillation nord-atlantique » – North Atlantic Oscillation (NAO). Il s’agit d’un phénomène atmosphérique et océanique, qui concerne principalement l’Atlantique Nord. On parle d’oscillation parce qu’il y a un va-et-vient, dans la direction nord-sud, d’air au-dessus des régions arctiques et islandaises vers la ceinture subtropicale près des Açores et de la péninsule ibérique. Tout le monde connaît le fameux anticyclone des Açores, avec ses fortes pressions atmosphériques. Son opposé est la dépression d’Islande avec ses tempêtes.

Cette « oscillation nord-atlantique » va contrôler en partie s’il fait plus ou moins chaud sur toute l’Europe et une partie du continent eurasiatique. Cette année, l’oscillation a été marquée dès décembre et est restée forte jusqu’en début avril, avec un anticyclone fort et une dépression très creusée, ce qui a injecté un air océanique plutôt doux à l’intérieur du continent européen jusqu’en Sibérie.

Ce phénomène météorologique s’est atténué en avril, mais les températures record subsistent ! Elles sont partiellement dues à la fonte plus précoce de la neige sur toute l’Europe de l’est et la Sibérie. Depuis mai, on assiste à une fonte rapide de la banquise près des côtes de Sibérie, ce qui entraîne une hausse de température de l’océan, mais aussi une fonte plus importante. C’est ce qu’on appelle une “boucle de rétroactions positives”, un cercle vicieux climatique qui permet de comprendre comment  – selon le GIEC – un réchauffement de 1,5°C au lieu de 2°C pourrait sauver la banquise arctique.

Le réchauffement des zones arctiques est deux fois plus rapide que le réchauffement global de la planète à cause de rétroactions positives. L’explication principale réside dans l’effet d’albédo. La neige ou la glace réfléchit le rayonnement solaire présent 24 heures sur 24 en cette saison et joue un rôle d’isolant. Si cette neige et cette glace disparaissent, le rayonnement est absorbé par la terre ou l’océan qui se réchauffe. Si l’océan est plus chaud, la glace fond plus, donc l’océan se réchauffe, donc la glace fond plus, etc. On obtient une espèce de boucle de rétroaction perpétuelle.

Pour se résumer, à cause de cet hiver très doux, les réserves de glace et de neige sont restées plus faibles que d’habitude le long des côtes sibériennes et sur tout le continent eurasiatique. On a donc une fonte des glaces précoce quand le soleil revient au printemps et au début de l’été. Cette fonte est inquiétante pour tout l’Arctique, avec le risque d’un triste record.

Il faut attendre de voir l’évolution des conditions météorologiques cet été pour savoir à quel point l’Océan Arctique sera privé de glace à la fin de la saison estivale en septembre.

Ces boucles de rétroactions montrent parfaitement pourquoi une petite hausse de la température peut avoir beaucoup d’impacts sur des vastes zones de la planète.

Note inspirée d’un article paru sur le site web du Huffington Post.

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As things are going, 2020 will probably take one of the first places on the global warming podium, if not the first place, and thus taking the lead before the year 2016 which holds the torch so far, largely thanks to the El Niño phenomenon which was particularly strong that year, while it is relatively neutral at the moment. As I have repeatedly pointed out, the past five years have been the hottest five years on record.
These thermal anomalies recorded in the first half of 2020 caused the Arctic ice to melt much earlier than usual. This melting of the ice is due to the fact that the Arctic zone and all of Eurasia experienced a very hot winter, with many temperature records. What is unusual and worrisome is that these thermal anomalies continue.
After recording its mildest winter in 140 years, Moscow recorded a record temperature for June 17th. In addition, the heat wave that hit Siberia led to an increase of 7°C in May compared to the average. We have just seen a consequence of this heat wave with the thawing of the permafrost in Norilsk (northern Siberia) and the collapse of a diesel tank which was no longer held in place by its supports, which generated catastrophic pollution.
Climatologists estimate that of this increase of 7°C, 2 or 3° are due to anthropogenic global warming, in other words linked to human activities. 4 or 5° are due to natural variations in the climate system, the main one being the North Atlantic Oscillation (NAO). It is an atmospheric and oceanic phenomenon, which mainly concerns the North Atlantic. It is an oscillation because there is a back and forth movement, in the north-south direction, of air over the Arctic and Icelandic regions towards the subtropical belt near the Azores and the Iberian peninsula. Everyone knows the famous Azores high, with its strong atmospheric pressures. Its opposite is the Icelandic depression with its storms.
This « North Atlantic oscillation » partly controls whether it is more or less hot throughout Europe and part of the Eurasian continent. This year, the oscillation was strong from December and remained so until the beginning of April, with a strong high pressure and a very deep depression, which injected a rather soft oceanic air inside the European continent, as far as Siberia.
This phenomenon eased in April, but record temperatures still remain! They are partially due to the earlier melting of snow all over Eastern Europe and Siberia. Since May, there has been a rapid melting of the ice sheet near the coasts of Siberia, which leads to an increase in ocean temperature, but also a greater melting. This is known as a « positive feedback loop », a vicious climate circle that helps understand how – according to the IPCC – warming by 1.5°C instead of 2°C could save the Arctic sea ice.
Global warming in the Arctic is twice as fast as global warming due to positive feedbacks. The main explanation lies in the albedo effect. Snow or ice reflects the solar radiation present 24 hours a day during this season and acts as an insulator. If this snow or ice disappears, the radiation is absorbed by the earth or the warming ocean. If the ocean is warmer, the ice melts more, so the ocean warms up, so the ice melts more, etc. We get a kind of perpetual feedback loop.
To sum up, because of this very mild winter, the ice and snow reserves remained lower than usual along the Siberian coast and throughout the Eurasian continent. So there is an early melting of the ice when the sun comes back in the spring and early summer. This melting is worrisome for the entire Arctic, with the risk of a sad record.
We’ll have to wait to see how the weather changes this summer to find out how ice-free the Arctic Ocean will be at the end of the summer season in September.
These feedback loops are a perfect illustration of why a minor rise in temperature can have a large impact on large areas of the planet.
Note inspired by an article on the Huffington Post website.

Anomalies thermiques par rapport à la période 1951-1980 (Source : NASA.)

Méthane (2) : des fuites en Antarctique // Methane (2) : leaks in Antarctica

Des scientifiques ont, pour la première fois, découvert une fuite active de méthane sur le plancher océanique de l’Antarctique. C’est une mauvaise nouvelle car, comme je l’ai indiqué dans ma note à propos du Canada, le méthane est un puissant gaz à effet de serre susceptible d’accélérer le réchauffement climatique. On sait que le méthane contribue au réchauffement de la planète plus efficacement que le dioxyde de carbone, bien que sa durée de vie soit plus courte. L’étude a été publiée dans les Proceedings de la Royal Society.
Le risque de fuite de méthane sous la glace inquiète les scientifiques depuis longtemps. Ils expliquent que certains micro-organismes pourraient réduire les quantités de gaz émises en le consommant avant qu’il soit rejeté dans l’atmosphère. Cependant, la quantité consommée serait trop faible pour empêcher le méthane de contribuer au réchauffement de l’atmosphère.
L’étude indique que la fuite de méthane a été découverte pour la première fois en 2011 et qu’il a fallu cinq ans pour que se développent sur le site les micro-organismes censés filtrer le gaz. Les chercheurs ont découvert que le méthane continue à s’échapper dans l’atmosphère malgré leur présence. Un océanographe de l’Université de l’Oregon indique que les premiers microbes à se développer appartenaient à une souche inattendue dans la région, et qu ‘« il faudra peut-être cinq à dix ans avant qu’ils prolifèrent suffisamment pour s’adapter totalement à leur environnement et commencer à consommer du méthane».
De grandes quantités de méthane sont stockées sous la glace de mer ; elles représentent probablement jusqu’à un quart du méthane d’origine marine sur Terre. Les scientifiques ont longtemps mis en garde contre l’impact que pourrait avoir des fuites de méthane. La NASA a expliqué en 2018 que la fonte de la glace dans l’Arctique pourrait libérer des gaz comme le méthane, et contribuer au réchauffement climatique beaucoup plus rapidement que le prévoyaient les projections climatiques.
Les émissions de méthane stocké sous la glace sont également considérées comme l’un des points critiques du changement climatique, et un facteur déterminant permettant de savoir si la hausse des températures peut être arrêtée ou inversée.

Jusqu’à présent, aucune fuite active de méthane n’avait été enregistrée en Antarctique. Les chercheurs font remarquer que, dans le cas présent, le gaz ne semblait pas avoir été libéré en raison du réchauffement climatique. En effet, la Mer de Ross, où la fuite a eu lieu, n’a pas connu une hausse de température significative. Ils ajoutent : « La véritable source de ce méthane reste inconnue. »
Selon les chercheurs, cette étude permettra d’en savoir plus sur la manière dont le méthane est consommé par les micro-organismes avant de s’échapper dans l’atmosphère en Antarctique. En particulier, une meilleure compréhension du fonctionnement des micro-organismes permettra aux chercheurs d’étudier les émissions de méthane au niveau des océans à la suite de la hausse des températures. L’étude montre que l’évolution des micro-organismes «peut avoir un impact que l’on n’imagine pas sur les émissions de gaz à effet de serre par les réservoirs de méthane océaniques. […] La précision des futurs modèles climatiques pourrait être améliorée si l’on prend en compte le temps nécessaire aux communautés microbiennes pour réagir à de nouvelles émissions de méthane. »
Source: Business Insider.

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Scientists have, for the first time, discovered the first active leak of methane gas from the sea floor in Antarctica. This is bad news because, as I explained in my post about Canada, methane is a powerful greenhouse gas likely to accelerate global warming. The study was published in the Proceedings of the Royal Society.

Methane is known to warm the planet much more than carbon dioxide does, although its lifetime is shorter.

The risk of it leaking from under the ice has long concerned scientists, who say that some microorganisms could reduce the emitted quantities by consuming the gas before it is released into the atmosphere. However the consumed quantity is too small to prevent methane from contributing to the warming of the atmosphere.

The report said the methane leak was first discovered in 2011, and that it took five years for the microorganisms that help filter away the gas to develop at the site. The researchers found that methane is still escaping despite their presence. An oceanographer at Oregon State University indicates that the first microbes to grow in the area were of an unexpected strain, and that « it may be five to 10 years before a community becomes fully adapted and starts consuming methane. »

Vast amounts of methane are stored under sea ice, probably as much as a quarter of Earth’s marine methane. Scientists have long warned about the impact on the planet if methane leaks. NASA warned in 2018 that the thawing of ice in the Arctic could release gases like methane, contributing to an extremely fast global warming that was not taken into account in climate projections.

The release of methane from ice is also considered one of the tipping points in climate change, where the effects of rising temperatures cannot be stopped or reversed. However, until now, no active leak of methane had been recorded in Antarctica. The researchers noted that, in this case, the gas did not appear to have been released as a result of global warming. Indeed, the Ross Sea, where the leak took place, has not warmed in a significant way. « The ultimate source of this methane remains unknown, » they said.

The report said that the study would deepen the scientists’ understanding of the way methane is consumed and released in Antarctica, about which very little was known before. In particular, better understanding how the microorganisms work will inform how researchers understand the release of methane into oceans as the result of rising temperatures. The study shows that the way microorganisms change and develop « may have an unrealized impact on greenhouse gas emission from marine methane reservoirs. […] The accuracy of future global climate models may be improved by considering the time it will take for microbial communities to respond to novel methane input. »

 Source: Business Insider.

Photo : C. Grandpey

La fraîcheur de la Vallée de la Mort…

Dans une note précédente, j’évoquais le coup de chaleur subi les 10 et 11 juillet 2020 par la Vallée de la Mort, ainsi que la fournaise que j’avais dû affronter lors de ma première visite dans le parc national en 2013.

Aussi surprenant que cela puisse paraître, c’est dans la Vallée de la Mort que j’ai rencontré les températures les plus « fraîches » en 2017, lors de mon dernier voyage dans le sud-ouest des Etats-Unis où je voulais visiter les zones désertiques avec leurs cactus qui, tels des candélabres, dressent leurs branches vers le ciel.

Il faisait très chaud dans l’Arizona et le thermomètre oscillait entre une quarantaine de degrés la journée et 35°C pendant la nuit. Je me disais que la Vallée de la Mort allait de nouveau être une sacrée épreuve, comme en 2013. Que nenni ! A Badwater, le point le plus bas de la Vallée, le thermomètre de la voiture montrait 24°C, avec une légère brise fort agréable. J’ai profité de cette température très agréable pour aller parcourir tranquillement ce lieu hors du commun, avec une longue halte dans la zone volcanique de l’Ubehebe dans le nord du Parc…

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Des cactus de l’Arizona aux volcans de la Vallée de la Mort…

Photos : C. Grandpey