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Prévision de l’activité éruptive par la couleur de la végétation // Prediction of eruptive activity by vegetation colour

En volcanologie, on sait que la modification des feuilles des arbres peut indiquer qu’un volcan montre des signes d’activité et risque d’entrer en éruption. Grâce à une nouvelle collaboration entre la NASA et la Smithsonian Institution, des scientifiques pensent désormais pouvoir détecter depuis l’espace les changements intervenus dans la végétation.
Lorsque le magma traverse la croûte terrestre, il libère du dioxyde de carbone et d’autres gaz qui remontent eux aussi à la surface. Les arbres qui absorbent ce dioxyde de carbone deviennent plus verts la végétation devient plus luxuriante. Ces changements sont visibles sur les images des satellites de la NASA, comme le Landsat 8, ainsi que sur celles des instruments à bord des vaisseaux spatiaux.
Dix pour cent de la population mondiale vit dans des zones exposées aux risques volcaniques. Il est impossible de prévoir les éruptions volcaniques. Il est donc essentiel de prendre en compte les premiers signes d’activité volcanique dans l’intérêt de la sécurité publique, en particulier aux États-Unis qui sont l’un des pays les plus volcaniques au monde.
Lorsque le magma remonte vers la surface avant une éruption, il libère des gaz, notamment du dioxyde de carbone (CO2) et du dioxyde de soufre (SO2). Les composés soufrés sont facilement détectables depuis l’espace. Cependant, les émissions de CO2 – qui précèdent celles de SO2 – et indiquent qu’un volcan est prêt à se réveiller, sont difficiles à détecter depuis l’espace.
La détection à distance du verdissement de la végétation par le dioxyde de carbone est susceptible d’offrir aux scientifiques un outil supplémentaire – en complément de la sismicité et du gonflement du sol – pour se faire une idée de ce qui se passe sous le volcan.
Les volcans émettent beaucoup de dioxyde de carbone, mais la quantité de CO2 déjà présente dans l’atmosphère est telle qu’il est souvent difficile de mesurer précisément celle d’origine volcanique. Si les éruptions majeures peuvent expulser suffisamment de dioxyde de carbone pour être mesurables depuis l’espace grâce à des capteurs comme l’Orbiting Carbon Observatory 2 de la NASA, la détection de ces signaux d’alerte pré-éruptive, beaucoup plus faibles, reste difficile.
De ce fait, les scientifiques doivent se rendre sur le terrain pour mesurer directement le dioxyde de carbone. Parmi les quelque 1 350 volcans potentiellement actifs dans le monde, beaucoup se trouvent dans des régions reculées ou sur des terrains montagneux difficiles d’accès. La surveillance du dioxyde de carbone sur ces sites est donc difficile, coûteuse et parfois dangereuse. C’est pourquoi des équipes de volcanologues se sont associées à des botanistes et à des climatologues pour observer les arbres afin de surveiller l’activité volcanique. De nombreux satellites peuvent être utilisés pour effectuer ce type d’analyse. Les scientifiques ont comparé les images recueillies par le Landsat 8, le satellite Terra de la NASA, le Sentinel-2 de l’Agence spatiale européenne et d’autres satellites d’observation de la Terre pour surveiller les arbres autour de l’Etna en Sicile. Les observations ont montré une forte corrélation entre la couleur des feuilles des arbres et le dioxyde de carbone généré par le magma.
La validation de l’imagerie satellitaire par les observations sur le terrain est un défi que certains climatologues relèvent en effectuant des relevés d’arbres autour des volcans. Lors de la mission Airborne Validation Unified Experiment: Land to Ocean de mars 2025 avec la NASA et la Smithsonian Institution, les scientifiques ont utilisé un spectromètre installé sur un avion pour analyser les couleurs de la végétation au Panama et au Costa Rica. Un groupe de chercheurs a collecté des échantillons de feuilles d’arbres près du volcan Rincon de la Vieja au Costa Rica tout en mesurant les niveaux de dioxyde de carbone. Ces travaux ont permis une interaction entre écologie et volcanologie. Les chercheurs s’intéressent non seulement à la réaction des arbres au dioxyde de carbone volcanique, un signe avant-coureur d’une éruption, mais aussi à la quantité que les arbres sont capables d’absorber, ce qui est une fenêtre sur l’avenir de la Terre lorsque tous les arbres de la planète seront exposés à des niveaux élevés de dioxyde de carbone.
Toutefois, l’utilisation des arbres comme indicateurs du dioxyde de carbone volcanique présente des limites. De nombreux volcans présentent des environnements où les arbres ne sont pas en nombre suffisant pour être photographiés par satellite. Dans certains environnements forestiers, les arbres réagissent différemment aux variations des niveaux de dioxyde de carbone. De plus, les incendies, les conditions météorologiques changeantes et les maladies des plantes peuvent compliquer l’interprétation des données satellitaires sur les gaz volcaniques.
Cependant, les observations du dioxyde de carbone d’origine volcanique présentent de nombreux avantages. Une équipe scientifique a modernisé le réseau de surveillance du volcan Mayon, aux Philippines, en y intégrant des capteurs de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre. En décembre 2017, des chercheurs philippins ont utilisé ce système pour détecter les signes d’une éruption imminente et ont conseillé des évacuations de la zone autour du volcan. Plus de 56 000 personnes ont été évacuées en toute sécurité avant le début d’une éruption majeure le 23 janvier 2018. Grâce aux alertes précoces, aucune victime n’a été à déplorer.
On peut donc conclure que l’utilisation des satellites pour surveiller les arbres autour des volcans peut permettre aux scientifiques d’avoir un aperçu plus précoce de l’activité volcanique.
Source : NASA.

Végétation en milieu volcanique en Nouvelle Zélande (Photo : C. Grandpey)

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Scientists know that changing tree leaves can indicate when a nearby volcano is becoming more active and might erupt. In a new collaboration between NASA and the Smithsonian Institution, scientists now believe they can detect these changes from space.

As volcanic magma ascends through the Earth’s crust, it releases carbon dioxide and other gases which rise to the surface. Trees that take up the carbon dioxide become greener and more lush. These changes are visible in images from NASA satellites such as Landsat 8, along with airborne instruments.

Ten percent of the world’s population lives in areas susceptible to volcanic hazards. There’s no way to prevent volcanic eruptions, which makes the early signs of volcanic activity crucial for public safety and the United States is one of the world’s most volcanically active countries.

When magma rises underground before an eruption, it releases gases, including carbon dioxide and sulfur dioxide. The sulfur compounds are readily detectable from orbit. But the volcanic carbon dioxide emissions that precede sulfur dioxide emissions – and provide one of the earliest indications that a volcano is no longer dormant – are difficult to distinguish from space.

The remote detection of carbon dioxide greening of vegetation potentially gives scientists another tool — along with seismic waves and changes in ground height—to get a clear idea of what’s going on underneath the volcano.

Volcanoes emit a lot of carbon dioxide, but thereis so much existing carbon dioxide in the atmosphere that it is often hard to measure the volcanic carbon dioxide specifically. While major eruptions can expel enough carbon dioxide to be measurable from space with sensors like NASA’s Orbiting Carbon Observatory 2, detecting these much fainter advanced warning signals has remained elusive.

Because of this, scientists must trek to volcanoes to measure carbon dioxide directly. However, many of the roughly 1,350 potentially active volcanoes worldwide are in remote locations or challenging mountainous terrain. That makes monitoring carbon dioxide at these sites labor-intensive, expensive, and sometimes dangerous.

This why seceral volcanologists have joined forces with botanists and climate scientists to look at trees to monitor volcanic activity. Plenty of satellites cen be used to do this kind of analysis. Scientists have compared images collected with Landsat 8, NASA’s Terra satellite, ESA’s (European Space Agency) Sentinel-2, and other Earth-observing satellites to monitor trees around Mount Etna in Sicily. They have shown a strong correlation between tree leaf color and magma-generated carbon dioxide.

Confirming accuracy on the ground that validates the satellite imagery is a challenge that some climate scientists are tackling with surveys of trees around volcanoes. During the March 2025 Airborne Validation Unified Experiment: Land to Ocean mission with NASA and the Smithsonian Institution, they deployed a spectrometer on a research plane to analyze the colors of plant life in Panama and Costa Rica. A group of investigators collected leaf samples from trees near the active Rincon de la Vieja volcano in Costa Rica while also measuring carbon dioxide levels. The research is a two-way interdisciplinary intersection between ecology and volcanology. The researchers are interested not only in tree responses to volcanic carbon dioxide as an early warning of eruption, but also in how much the trees are able to take up, as a window into the future of the Earth when all of Earth’s trees are exposed to high levels of carbon dioxide.

Relying on trees as proxies for volcanic carbon dioxide has its limitations. Many volcanoes display environments twith not enough trees for satellites to image. In some forested environments, trees respond differently to changing carbon dioxide levels. Moreover, fires, changing weather conditions, and plant diseases can complicate the interpretation of satellite data on volcanic gases.

However, volcanic carbon dioxide observations show many benefits. A scientific team upgraded the monitoring network at Mayon volcano in the Philippines to include carbon dioxide and sulfur dioxide sensors. In December 2017, government researchers in the Philippines used this system to detect signs of an impending eruption and advocated for mass evacuations of the area around the volcano. Over 56,000 people were safely evacuated before a massive eruption began on January 23, 2018. As a result of the early warnings, there were no casualties.

One can conclude that using satellites to monitor trees around volcanoes may give scientists earlier insights into volcanic activity.

Source : NASA.

Le verdissement de l’Antarctique // The greening of Antarctica

Dans ma note du 6 octobre 2024, j’expliquais que la pollution des océans par le plastique pourrait contribuer à transporter des espèces invasives vers l’Antarctique, ce qui affecterait profondément les écosystèmes existants.
Aujourd’hui, une nouvelle étude réalisée par des scientifiques des universités d’Exeter et du Hertfordshire en Angleterre et du British Antarctic Survey, publiée début octobre dans la revue Nature Geoscience, nous apprend que certaines parties de l’Antarctique verdissent à un rythme alarmant car la région est en proie à des épisodes de chaleur extrême.
Les scientifiques ont utilisé des images et des données satellitaires pour analyser les niveaux de végétation sur la Péninsule Antarctique qui se réchauffe beaucoup plus rapidement que la moyenne mondiale. Ils ont découvert que la vie végétale, principalement les mousses, avait été multipliée par plus de 10 dans cet environnement hostile au cours des quatre dernières décennies.
En 1986, la végétation couvrait moins de 10 kilomètres carrés de la Péninsule Antarctique. Cette superficie est passée à près de 13 kilomètres carrés en 2021. Le rythme de verdissement de la région depuis près de quatre décennies s’est également accéléré, avec une accélération de plus de 30 % entre 2016 et 2021. Bien que le paysage antarctique soit encore presque entièrement constitué de neige, de glace et de roches, cette petite zone verte a connu une croissance spectaculaire depuis le milieu des années 1980.
L’étude confirme que l’influence du réchauffement climatique anthropique n’a pas de limite. Même sur la Péninsule Antarctique, l’une des régions sauvages les plus reculées et les plus isolées de la planète, le paysage change, et ces effets sont visibles depuis l’espace.

 

Image satellite de Robert Island montrant le développement de la végétation sur la Péninsule Antarctique

L’Antarctique a récemment connu des épisodes de chaleur extrême. Au cours de l’été 2024, certaines parties du continent ont été affectées par une vague de chaleur record avec des températures jusqu’à 10 degrés Celsius au-dessus de la normale à partir de la mi-juillet.
En mars 2022, les températures dans certaines parties du continent ont atteint jusqu’à 40 degrés Celsius au-dessus de la normale, des écarts de température jamais enregistrés dans cette partie du globe.
Plus la Péninsule Antarctique verdira, plus le sol se régénérera et plus la région deviendra favorable aux espèces invasives, avec une menace potentielle pour la faune indigène. Les graines, les spores et les fragments de plantes peuvent facilement trouver un moyen d’accéder à la Péninsule Antarctique, via les chaussures ou l’équipement des touristes et des chercheurs, ou par des voies plus classiques avec les oiseaux migrateurs et le vent, sans oublier le plastique dont je soulignais le rôle dans ma note précédente.
L’étude prévient également que le verdissement pourrait également réduire la capacité de la Péninsule à réfléchir le rayonnement solaire vers l’espace, car les surfaces plus sombres absorbent plus de chaleur. Cette réduction de l’albédo est également observée dans l’Arctique avec la réduction de la banquise.
Même si l’accroissement de la superficie de la vie végétale est encore faible dans cette partie de l’Antarctique, le pourcentage (30%) mentionné ci-dessus est spectaculaire et montre la tendance à la propagation de la végétation en Antarctique. La prochaine étape pour les scientifiques sera d’étudier comment les plantes colonisent les terres récemment mises au jour par la fonte rapide des glaciers de l’Antarctique.
Source : CNN via Yahoo News.

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In my post of October 6th, 2024, I explained that plastic pollution in the oceans might contribute to carrying invasive species to Antarctica, which would deeply affect the existing ecosystems.

Today, a new study by scientists at the universities of Exeter and Hertfordshire in England, and the British Antarctic Survey, published early October in the journal Nature Geoscience informs us that parts of Antarctica are turning green with plant life at an alarming rate as the region is gripped by extreme heat events.

Scientists used satellite imagery and data to analyze vegetation levels on the Antarctic Peninsula which has been warming much faster than the global average. They found plant life, mostly mosses, had increased in this harsh environment more than 10-fold over the past four decades.

Vegetation covered less than 10 square kilometerss of the Antarctic Peninsula in 1986 but had reached almost 13 square kilometers by 2021. The rate at which the region has been greening over nearly four decades has also been speeding up, accelerating by more than 30% between 2016 and 2021. While the landscape is still almost entirely snow, ice and rock, this small, green area has grown dramatically since the mid 1980s.

The study confirms that the influence of anthropogenic global warming has no limit in its reach. Even on the Antarctic Peninsula, one of the most extreme, remote and isolated wilderness region, the landscape is changing, and these effects are visible from space.

Antarctica has recently been affected by extreme heat events.During the summer 2024, parts of the continent experienced a record-breaking heat wave with temperatures climbing up to 10 degrees Celsius above normal from mid-July.

In March 2022, temperatures in some parts of the continent reached up to 40 degrees Celsius above normal, the most extreme temperature departures ever recorded in this part of the planet.

The more the Peninsula greens, the more soil will form and the more likely the region will become more favorable for invasive species, potentially threatening native wildlife. Seeds, spores and plant fragments can readily find their way to the Antarctic Peninsula on the boots or equipment of tourists and researchers, or via more traditional routes associated with migrating birds and the wind, without forgetting the plastic.

The study also warns that the greening could also reduce the peninsula’s ability to reflect solar radiation back into space, because darker surfaces absorb more heat. This reduction of the albedo is also observed in the Arctic with the reduction of the sea ice.

While the actual area increase of plant life is small, the percentage rise mentioned above is dramatic and it shows the trend that vegetation is spreading, albeit slowly, in Antarctica. The next stage for the scientists will be to study how plants colonize recently exposed bare land as Antarctica’s glaciers retreat further.

Source : CNN via Yahoo News.

Le verdissement des Alpes // The greening of the Alps

En Europe, les Alpes sont souvent associées à des images de montagnes et de villages recouverts de neige. Avec le réchauffement climatique, cette image idyllique s’est modifiée et elle est source d’inquiétude. Une nouvelle étude publiée dans la revue Science confirme une tendance qui n’augure rien de bon pour les stations de sports d’hiver : les Alpes sont en train de virer du blanc au vert. Les auteurs de l’étude expliquent qu’un processus de « verdissement » affecte de vastes zones du massif alpin. Le terme « verdissement » fait référence à une augmentation de la croissance et de la propagation de la végétation, un phénomène qui peut accélérer le changement climatique.
Le verdissement peut, potentiellement, avoir quelques conséquences positives, mais les conséquences négatives sont beaucoup plus nombreuses. Selon l’étude, le phénomène de verdissement se produit sur 77% des Alpes européennes au-dessus de la limite des arbres. Une estimation antérieure indiquait que le verdissement se produisait sur seulement 56 % de cette zone. Les chercheurs ont également constaté que la couverture neigeuse avait considérablement diminué dans 10 % des Alpes. Les chiffres s’appuient sur 38 années de données. Les scientifiques ont analysé les informations fournies par les missions Landsat, un ensemble de huit satellites qui utilisent des capteurs à distance pour collecter des données.
Bien que 10 % puisse sembler petit, l’impact potentiel est important. La neige joue certes un rôle important dans les écosystèmes, mais elle est essentielle pour la population car c’est une source d’eau potable. Quarante pour cent de l’eau potable en Europe provient des Alpes qui sont surnommées le « château d’eau » de l’Europe. Une réduction de la quantité de neige ne signifie pas qu’il y aura moins d’eau potable disponible à court terme, mais cela laisse entrevoir une tendance inquiétante sur le long terme.
Le dioxyde de carbone joue de toute évidence un rôle important dans le verdissement des Alpes. Les régions montagneuses se réchauffent environ deux fois plus vite qu’ailleurs sur la planète. Ce réchauffement entraîne le verdissement de la végétation dont l’augmentation subséquente fait avancer le cycle. La présence d’une vie végétale plus dense à plus haute altitude dans les zones où elle n’est pas la norme peut mettre en danger les communautés végétales et animales, et libérer davantage de gaz à effet de serre par la fonte du pergélisol.
Le verdissement peut également être un obstacle à la couverture neigeuse. Avec moins de neige une zone réduit sa capacité à réfléchir le rayonnement solaire. L’incapacité à réfléchir cette énergie contribue au réchauffement global. Au-delà des Alpes, le verdissement est un phénomène que l’on observe dans l’Arctique. C’est une réalité qui doit être considérée comme un indicateur du changement climatique global. Les auteurs de l’étude expliquent que cette évolution la végétation est maintenant acceptée par la communauté scientifique mais reste sous-estimée par le public.
Alors que des efforts sont consentis pour créer des zones protégées de biodiversité dans les Alpes, une action majeure est nécessaire pour ralentir cette tendance au verdissement. Les études montrent que les modifications des précipitations induites par le changement climatique réduiront la couverture neigeuse jusqu’à 25 % dans les Alpes au cours des 10 à 30 prochaines années. On peut essayer d’atténuer ces effets à petite échelle, mais si rien n’est fait pour s’attaquer à la source du problème – les émissions de gaz à effet de serre – ces efforts seront vains.
Source : NBC News, Yahoo News.

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The European Alps are associated with images of snow-covered mountains and villages. But a new study published in the journal Science confirms a worrying trend about the winter-sports destination: The Alps are turning from white to green. Researchers report that a process called “greening” is occurring over large areas of the Alps. The term refers to an increase in plant growth and spread which can accelerate climate change.

Greening can potentially cause a few positive consequences, but the negative consequences outweigh these effects. According to the study, this phenomenon is occurring across 77 percent of the European Alps above the tree line. An earlier estimate reported this was happening in just 56 percent of the region. The researchers also found that snow cover has declined significantly in 10 percent of the Alps. The figures are based on an analysis of 38 years of data. The scientists evaluated information captured by the Landsat Missions, a group of eight satellites that use remote sensors to collect data.

While 10 percent may sound small, the potential impact is large. Beyond playing an important role in ecosystems, snow is essential for people as a source of drinking water. Forty percent of Europe’s drinking water stems from this area. The Alps are called the “water towers” of Europe. A reduction in snow does not mean there will be less drinking water available tomorrow, but it does suggest a concerning long-term trend.

Carbon dioxide definitely plays a role in the greening of the Alps. Mountain regions are warming about twice as fast as the global average. This warming drives greening and the subsequent increase in vegetation pushes the cycle forward. Taller and denser plant life in areas where this isn’t the norm can put alpine plant and animal communities at risk and release further greenhouse gases through the melting of permafrost.

Greening can also prevent snow cover, and less snow harms an area’s ability to reflect solar radiation. An inability to reflect this energy contributes to overall warming. Beyond the Alps, greening is well-established in the Arctic, a reality some experts say should be viewed as a bellwether of global climate change. The authors of the study say that vegetation trends are now well-known among the scientific community but are certainly underappreciated phenomena among the public.

While there are efforts underway to create protected areas of biodiversity in the Alps, major action is needed to slow this trend. Overall, changes in precipitation driven by climate change are expected to reduce snow cover by up to 25 percent in the Alps, over the next 10 to 30 years. Humans can try to mitigate these effects on small scales, but if they don’t change the source of the problem – greenhouse gas emissions – it will be a rather feeble effort.

Source : NBC News, Yahoo News.

Photo : C. Grandpey

Accélération de la végétation en Antarctique // Vegetation is accelerating in Antarctica

Parallèlement à l’effondrement des plates-formes glaciaires en Antarctique occidental, d’autres facteurs montrent à quel point le changement climatique affecte rapidement ce continent. Une nouvelle étude publiée dans la revue Current Biology nous apprend que deux plantes à fleurs sont en train de se multiplier rapidement en Antarctique avec les étés plus chauds provoqués par le changement climatique..
Jusqu’à présent, la plupart des scientifiques pensaient que l’Antarctique présentait une sorte d’inertie face aux impacts du changement climatique, mais les analyses des chercheurs montrent que le continent se modifie rapidement, en raison de l’accélération de la tendance au réchauffement.
Comme l’environnement antarctique est très froid, très venteux et très sec, très peu de plantes peuvent y pousser et seulement deux, Deschampsia antarctica ou canche antarctique et Colobanthus quitensis ou sagine antarctique, peuvent fleurir. L’étude a examiné la densité de ces deux plantes sur l’île Signy, qui fait partie des îles Orcades du Sud. Elle a révélé que la croissance de la Descampia a élé multipliée par 10 entre 2009 et 2019 par rapport à la période de 1960 à 2009, tandis que la croissance de la Colobanthus a élé multipliée par 5.
D’autres facteurs sont susceptibles d’influencer la croissance des plantes. Par exemple, les otaries à fourrure qui les piétinent sont moins nombreuses dans la région depuis quelques années. Pour les auteurs de l’étude, le réchauffement climatique est la principale raison pour laquelle l’écosystème a changé si rapidement.
En constatant que la croissance des plantes non seulement augmente mais s’accélère également, les chercheurs pensent qu’on assiste probablement à « un changement radical, voire le point de basculement » tant redouté par les scientifiques.
Il est probable que les plantes à fleurs finiront par supplanter les mousses et les lichens qui constituent la majeure partie de la végétation de l’écosystème antarctique. Un autre risque est que les conditions plus tempérées de la région laissent la porte ouverte à des espèces invasives inconnues jusqu’alors en Antarctique.
Source : Yahoo News, Business Insider.

Vous pourrez lire l’étude complète à cette adresse :

https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0960-9822%2822%2900136-1

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Together with the collapse of West Antarctica ice-shelves, other factors show how fas climate change is affecting the Antarctic continent. A new study published in the journal Current Biology informs us that two flowering plants have been multiplying rapidly in Antarctica as the climate crisis has warmed the summers..

Until now, most scientists thought that Antarctica could exhibit a sort of inertia to climate change impacts, but the researchers’ analyses show that now Antarctica is responding fast, due to the increase of the warming trend.

Because it is also the coldest, windiest, and driest environment, very few plants can grow in Antarctica and only two, Deschampsia antarctica and Colobanthus quitensis, can flower. The study looked at the density of these two plants on Signy Island, part of the South Orkney Islands of Antarctica. It found Descampia’s growth accelerated tenfold between 2009 and 2019 compared to the time period between 1960 to 2009, while Colobanthus grew five times quicker.

Other factors could be influencing the plant growth. For instance, fur seals, who trample the plants, have been less common in the area in recent years. However, for the authors of the study, climate warming is the main reason the ecosystem has changed so rapidly.

As the plant growth is not only increasing but also accelerating, the researchers think they are starting to see what is almost like « a step change or a tipping point. »

It is now likely that the flowering plants will eventually out-compete mosses and lichens that make up most of the vegetation in the Antarctic ecosystem. The more temperate conditions in the area could also leave the door open to non-native invasive species.

Source: Yahoo News, Business Insider.

You can read the comprehensive study at this address:

https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0960-9822%2822%2900136-1

Deschampsia antarctica et Colobanthus quitensis (Source: Wikipedia)