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Concentrations de CO2 dans l’atmosphère : du jamais vu ! // CO2 concentrations in the atmosphere never seen before

On le savait déjà, grâce à l’analyse des carottes de glace tirées de l’Antarctique : les niveaux de CO2 actuels sont les plus importants des 800 000 dernières années.

Une nouvelle étude publiée dans Science Advances par des chercheurs allemands du Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) et de l’Institut Max Planck montre que la quantité de gaz à effet de serre dépasse également toute la période du Quaternaire, autrement dit les quelque 2,6 millions d’années écoulées.

L’article publié dans Science Advances reproduit pour la première fois la variabilité climatique naturelle de l’ensemble du Quaternaire avec un modèle de complexité intermédiaire. S’appuyant sur des recherches antérieures, les chercheurs ont reproduit les principales caractéristiques de la variabilité naturelle du climat au cours des derniers millions d’années avec une simulation informatique basée sur des données astronomiques et géologiques et des algorithmes représentant la physique et la chimie de notre planète.

Les niveaux de CO2 sont l’un des principaux moteurs des cycles glaciaires, avec les variations de la rotation de la Terre autour du soleil, les cycles de Milankovitch. La simulation s’est bien sûr appuyée sur ces modifications bien connues de la position de la Terre par rapport au soleil  et sur le dégagement de CO2 des volcans. Mais l’étude s’est également penchée sur les changements dans la répartition des sédiments à la surface de la Terre. Elle a aussi pris en compte le rôle de la poussière atmosphérique qui assombrit la surface de la glace et contribue ainsi à la fonte.

Selon les chercheurs, nous poussons maintenant notre planète au-delà des conditions climatiques rencontrées pendant toute la période géologique actuelle. Les résultats de l’étude corroborent l’idée selon laquelle la concentration actuelle de CO2 – plus de 414 ppm – est sans précédent depuis au moins 3 millions d’années et que la température globale n’a pas dépassé la valeur préindustrielle de plus de 2°C au cours de tout le Quaternaire.

D’après les scientifiques allemands, le Quaternaire aurait connu le scénario suivant :

– Une diminution progressive du CO2 jusqu’à des valeurs inférieures à environ 350 ppm a entraîné le début de la croissance de la calotte glaciaire continentale au Groenland et plus généralement dans l’hémisphère nord à la fin du Pliocène et au début du Pléistocène (de 5,332 millions à 2,588 millions d’années avant notre ère).

– La fin du Pliocène fut relativement proche de nous en termes de niveaux de CO2. Les modélisations suggèrent qu’au Pliocène, il n’y avait ni cycle glaciaire ni grosses calottes glaciaires dans l’hémisphère nord. Le CO2 était trop élevé et le climat trop chaud pour le permettre. D’après le dernier rapport du GIEC, avec des niveaux de CO2 de 400 ppm à la fin du Pliocène, les températures furent 2 à 3°C plus élevées que la période préindustrielle.

– Succédant au Pliocène, le Pléistocène est la première époque du Quaternaire, période caractérisée par l’apparition de cycles glaciaires et interglaciaires, causés par la croissance et le déclin cycliques des inlandsis continentaux dans l’hémisphère nord.

La température globale actuelle, qui est désormais au moins 1°C au-dessus de la période préindustrielle, s’approche des +1,5°C.

Au Pliocène, le niveau de la mer était entre 10 et 40 mètres au-dessus du niveau actuel, en raison de la fonte du Groenland, de l’Antarctique de l’Ouest et d’une partie de l’Antarctique de l’Est. Avec un scénario d’émissions soutenues de CO2, les prévisions du GIEC sont d’environ un mètre à l’horizon 2100 mais on sait déjà que les glaciers continueront à fondre au-delà.

Source : Science Advances, global-climat.

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It was already known, thanks to the analysis of ice cores from Antarctica that current CO2 levels were the highest in the last 800,000 years.
A new study published in Science Advances by German researchers at the Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) and the Max Planck Institute shows that the amount of greenhouse gases also exceeds the whole Quaternary period, ie the last 6 million years.
The article published in Science Advances reproduces for the first time the natural climatic variability of the entire Quaternary with a model of intermediate complexity. Based on previous research, the researchers have reproduced the main features of natural climate variability over the past millions of years with a computer simulation based on astronomical and geological data and algorithms representing the physics and chemistry of our planet.
CO2 levels are one of the main drivers of glacial cycles, with variations in the Earth’s rotation around the sun, the Milankovitch cycles. The simulation was of course based on these well-known modifications of the position of the Earth with respect to the sun and on the release of CO2 from volcanoes. But the study also looked at changes in the distribution of sediments on the surface of the Earth. It also took into account the role of atmospheric dust, which darkens the surface of the ice and thus contributes to melting.
According to the researchers, we are now pushing our planet beyond the climatic conditions encountered throughout the current geological period. The results of the study corroborate the idea that the current concentration of CO2 – more than 414 ppm – has been unprecedented for at least 3 million years and that the global temperature has not exceeded the pre-industrial value by more than 2°C throughout the Quaternary.
According to the German scientists, the Quaternary went through the following scenario:
– A gradual decrease of CO2 to values ​​below about 350 ppm led to the onset of growth of the continental ice cap in Greenland and more generally in the northern hemisphere at the end of the Pliocene and early Pleistocene (from 5.332 million to 2.588 million years before our era).
– The end of the Pliocene was relatively close to us in terms of CO2 levels. Modelling suggests that at the Pliocene there was no glacial cycle or large ice caps in the northern hemisphere. The CO2 was too high and the climate too hot to allow it. According to the latest IPCC report, with CO2 levels of 400 ppm at the end of the Pliocene, temperatures were 2 to 3°C higher than the pre-industrial period.
– Following the Pliocene, the Pleistocene is the early Quaternary period, characterized by the appearance of glacial and interglacial cycles, caused by the cyclical growth and decline of the continental ice sheets in the northern hemisphere.
The current global temperature, which is now at least 1°C above the pre-industrial period, is approaching + 1.5°C.
In the Pliocene, the sea level was between 10 and 40 metres above the current level, due to the melting of Greenland, West Antarctica and part of East Antarctica . With a scenario of sustained CO2 emissions, the IPCC forecasts are about one metre by 2100 but it is already known that glaciers will continue to melt beyond that year.
Source: Science Advances, global-climat. Concentration de l’atmosphère en CO2 au cours des 800 000 dernières années, et projection pour 2100 (Source : NOAA)

Avril 2019 encore trop chaud ! // April 2019 still too hot !

On attend les statistiques de la NASA, mais les centres de prévisions NCEP-NCAR indiquent qu’avec + 0,638°C au-dessus de la moyenne 1981-2010, le mois d’avril 2019 se classe au 2ème rang depuis 1948, date du début des relevés NCEP-NCAR. L’année 2019 est également à la deuxième place derrière 2016 pour le moment.

Comme en février et en mars, la moyenne globale élevée est en partie due aux Tropiques (notamment au Vietnam et en Thaïlande), mais aussi aux régions polaires (Antarctique et Arctique). En Scandinavie, Helsinki a franchi les 12°C en moyenne sur la journée du 19 avril 2019, ce qui n’était jamais arrivé aussi tôt depuis 1882.  L’Arctique a signé un record de la plus faible extension de glace de mer pour un mois d’avril.

Source : global-climat.

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NASA statistics are still to come, but the NCEP-NCAR forecast centers indicate that with +0.638°C above the 1981-2010 average, April 2019 ranks second since 1948, the beginning of NCEP-NCAR surveys. The year 2019 is also in second place behind 2016 at the moment.
As in February and March, the high global average is partly due to the tropics (notably Vietnam and Thailand), but also to the polar regions (Antarctic and Arctic). In Scandinavia, Helsinki averaged 12°C on April 19th 2019, which had never happened so early since 1882. The Arctic has set a record for the lowest sea ice April.
Source: global-climat.

Sale temps pour la glace de mer (Photo: C. Grandpey)

La grande vitesse des coulées pyroclastiques // The high speed of pyroclastic flows

Dans un article publié dans la revue Nature Geoscience, des chercheurs confirment les conclusions d’études précédentes à propos des coulées pyroclastiques. Ils expliquent qu’ils ont découvert que les matériaux à haute température émis par un volcan pendant une éruption génèrent une couche d’air entre le sol et une coulée pyroclastique, ce qui permet à cette dernière de se déplacer en atteignant des vitesses extrêmes et en détruisant tout sur son passage.

Les coulées pyroclastiques sont constituées d’un mélange de lave à très haute température, de pierre ponce, de cendre et de gaz volcaniques. Elles peuvent atteindre des températures de 1000 degrés Celsius et, dans des cas extrêmes, dévaler les pentes des volcans à plus de 600 kilomètres à l’heure. Elles sont responsables d’environ 50% de tous les décès provoqués par les éruptions volcaniques dans le monde. Des coulées pyroclastiques ont détruit Pompéi, Herculanum et Stabies lorsque le Vésuve est entré en éruption en l’an 79. Plus récemment, elles ont causé la mort de centaines de personnes sur les pentes du Fuego (Guatemala) en juin 2018.
Les coulées pyroclastiques se divisent en général en deux parties: 1) un flux de fragments de roches à très haute température qui se déplace à la surface du sol, et 2) un nuage de cendres à haute température qui s’élève au-dessus. Dans l’étude publiée dans Nature Geoscience, des chercheurs de l’Université Massey de Nouvelle-Zélande ont tenté de comprendre pourquoi la partie inférieure d’une coulée pyroclastique peut se déplacer aussi rapidement.
Pour ce faire, ils ont réalisé une expérience et déversé 6 tonnes de matériaux pyroclastiques à une température de 400 degrés Celsius dans une structure de leur propre fabrication située dans une chaufferie désaffectée. Les chercheurs ont enregistré l’écoulement des matériaux à l’aide de caméras haute vitesse, ce qui leur a permis ensuite d’analyser avec précision le comportement des matériaux au fur et à mesure de leur écoulement.

Les résultats de l’expérience montrent que les écoulements pyroclastiques génèrent leur propre lubrification sur une couche d’air. Une zone de matériaux volcaniques sous haute pression se forme vers la base de la coulée. L’air est repoussé vers le bas sous l’effet de la pression, ce qui crée comme un matelas d’air à la surface duquel les matériaux peuvent s’écouler rapidement.
Cette étude pourrait aider les autorités à mieux comprendre les dangers posés par les volcans et prévoir leur comportement. Les résultats pourraient avoir des applications dans d’autres domaines comme les avalanches et les glissements de terrain. Depuis longtemps, les volcanologues se demandent pourquoi les coulées pyroclastiques sont capables de se déplacer sur de longues distances. En effet, on a trouvé des dépôts de coulées à des centaines de kilomètres du volcan source ; d’autres ont franchi des obstacles topographiques  tels que des chaînes de montagnes ou des étendues d’eau. La dernière étude fournit également des informations mathématiques importantes qu’il faudrait intégrer à la modélisation des courants de densité pyroclastique (PDC). Ces courants se déplacent généralement une centaine de kilomètres à l’heure, mais on sait qu’ils ont atteint des vitesses allant jusqu’à 600 kilomètres à l’heure sur des terrains accidentés et jusqu’à de grandes distances du volcan source. La dernière étude tend à montrer que cette haute vitesse est obtenue par lubrification grâce à la couche d’air à la base des coulées pyroclastiques.
Source: Presse scientifique internationale.

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In a paper published in Nature Geoscience, researchers confirm the results of previous studies. They explain that they have discovered that the high temperature material spewed from a volcano during eruptions generates a layer of air between it and the ground, allowing a pyroclastic flow to surf along at extreme speeds, destroying everything in its path.

Pyroclastic flows are made up of a mix of hot lava, pumice, ash and volcanic gases. They can reach temperatures of up to 1,000 degrees Celsius and can, in extreme cases, move down the slopes of volcanoes at over 600 kilometres per hour. They are responsible for around 50 percent of all deaths from volcanic eruptions globally. Pyroclastic flows destroyed the ancient cities of Pompeii, Herculaneum and Stabies when Mount Vesuvius erupted in A.D. 79. More recently, they caused the deaths of hundreds of persons on the slopes of Fuego Volcano (Guatemala) in June 2018.

Pyroclastic flows are normally split into two parts : 1) a stream of hot rock fragments that move along the ground and 2) a hot cloud of ash that rises above. In the study published in Nature Geoscience, researchers from New Zealand’s Massey University tried to understand how the lower level of material is able to move so fast.

To do this, they carried out an experiment by releasing up to 6 tons of 400-degree Celsius pyroclastic material down a makeshift unit inside a disused boiler house. The researchers recorded the flow of the material with high-speed videos, allowing them to analyze exactly what was happening to it as it rolled down.

Results showed that the pyroclastic flows generate their own air lubrication. An area of high-pressure volcanic material forms toward the base of the flow. The air is forced downward as a result of the pressure, creating a near-frictionless layer along which the material can flow quickly.

This study could help authorities better understand the hazards posed by volcanoes, and how to plan for them. The results could have implications for other events, including avalanches and fast-flowing landslides. A long-standing puzzle for volcanologists has been the question of why pyroclastic flows are able to travel so far. Indeed, one can find flow deposits hundreds of kilometres from the source volcano, and others that have crossed significant topographic or other barriers, such as mountain ranges or open bodies of water. Thus, the research also provides important mathematical information that should be incorporated into the modelling of pyroclastic density currents (PDCs). PDCs typically travel around 100 kilometres per hour but are known to have reached speeds up to more than 600 kilometres per hour over rough terrain large distances from the volcano.The research suggests that this high mobility is through air lubrication at the base of the flows.

Source: International scientific press.

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Voici une vidéo montrant le déplacement des coulées pyroclastiques sur l’île de Montserrat, pendant l’éruption du volcan Soufriere Hills en 1995. J’ai toujours été impressionné par le glissement de l’écoulement pyroclastique à la surface de l’océan.

https://youtu.be/GeghNYm_03A

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Coulées pyroclastiques sur le Mayon aux Philippines (Crédit photo: Wikipedia)

Taal (Philippines): Hausse du niveau d’alerte // The alert level has been raised

Le PHIVOLCS indique que le niveau d’alerte du Taal a été élevé de 0 à 1 le 28 mars 2019. En effet, l’Institut a récemment enregistré un essaim sismique qui pourrait être le signe de fracturations sous l’édifice, éventuellement associées à une activité hydrothermale. De plus, le  sol a connu une légère inflation par rapport aux dernières mesures de novembre 2018. Les concentrations de CO2 dans l’eau du grand cratère du lac Taal ont augmenté régulièrement depuis février 2019. La température de l’eau est passée de 30,7° C à 31,7° C. Tous ces paramètres justifient la hausse du niveau d’alerte volcanique. .
Il est rappelé au public que l’accès au cratère principal est strictement interdit en raison des risques d’explosions et d’émissions de fortes concentrations de gaz mortels. Il est également rappelé au public que l’ensemble de Volcan Island est une zone de danger permanent et qu’il n’est pas recommandé de s’y établir de façon permanente. .
La dernière éruption du Taal a eu lieu en 1977, avecdes évacuations mais aucun décès. Les précédentes éruptions en 1911 et 1965 ont respectivement causé la mort de 1334 et 200 personnes.
Source: PHIVOLCS ; Killer Volcanoes.

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PHIVOLCS indicates that the alert level for of Taal volcano was raised from 0 to 1 on March 28th, 2019.  The Institute has recorded a recent seismic swarm which may indicate rock-fracturing beneath the edifice possibly associated with hydrothermal activity. Moreover, there has been a slight inflation of the ground compared with the last measurements of November 2018. Dissolved CO2 concentrations in Taal Main Crater Lake have been gradually increasing since February 2019. The water temperature increased from 30.7°C to 31.7°C. All these parameters justify the increase in the volcanic alert level. .

The public is reminded that access to the Main Crater is strictly forbidden because sudden steam explosions can occur and high concentrations of lethal volcanic gases can be released.

The public is also reminded that the entire Volcano Island is a Permanent Danger Zone, and permanent settlement in the island is not recommended.

The last eruption of Taal took place in 1977, with evacuations and no fatalities. Previous eruptions of Taal in 1911 and 1965 caused the death of 1334 and 200 persons, respectively.

Source: PHIVOLCS; Killer Volcanoes.

Vue de la caldeira du Taal et de Volcano Island (Crédit photo: Wikipedia)