Quand la mer monte… // When the sea rises…

Une nouvelle étude en passe d’être publiée dans Geophysical Research Letters indique que la hauteur moyenne des vagues pendant l’hiver et la fréquence des tempêtes extrêmes le long des côtes atlantiques de l’Europe de l’Ouest augmentent depuis près de 70 ans.
Des scientifiques du CNRS et de l’Université de Bordeaux (France) et de l’Université de Plymouth (Angleterre) ont utilisé 69 ans (1948 – 2017) de données météorologiques et de hauteur de vagues pour étudier la variabilité interannuelle et la hauteur des vagues hivernales le long des côtes ouest d’Europe. Leurs recherches démontrent que la hauteur, la variabilité et la périodicité moyennes des vagues en hiver ont augmenté de façon significative dans l’Atlantique nord-est au cours des sept dernières décennies.
Les côtes d’Écosse et d’Irlande ont connu la plus forte augmentation des phénomènes qui viennent d’être mentionnés. La hauteur moyenne des vagues hivernales est supérieure de 10 millimètres par an – soit une hausse totale de 0,70 mètre – par rapport à 1948.
L’étude révèle également une augmentation de la hauteur des vagues dans des conditions météorologiques extrêmes. Leur niveau au large des côtes irlandaises a augmenté de 25 millimètres par an au cours des 70 dernières années, ce qui représente une augmentation moyenne de 1,70 mètre.
Les résultats de l’étude sont importants pour les scientifiques et les gestionnaires des zones côtières qui essaient de prévoir les hauteurs de vagues des prochaines années et prennent des mesures pour protéger ces zones en Europe occidentale. En effet, la hauteur des vagues pendant les tempêtes hivernales est la principale cause d’érosion des dunes et des falaises et explique jusqu’à 80% de la variabilité du littoral le long des côtes sableuses les plus exposées.
L’augmentation de la hauteur des vagues et la plus grande fréquence des tempêtes extrêmes vont avoir un impact majeur sur des milliers de zones habitées le long des côtes atlantiques de l’Europe occidentale. Cette étude, ainsi que d’autres recherches récentes, montre que les deux phénomènes sont en hausse, ce qui signifie qu’il faut vraiment s’assurer que les côtes atlantiques de l’Europe sont bien protégées contre les menaces des tempêtes actuelles et à venir.
Source: The Watchers.

Une autre étude publiée dans Scientific Advances par des scientifiques de l’Université d’Hawaii à Manoa explique que de nombreuses îles d’atoll de faible hauteur dans tout le Pacifique et au-delà vont devenir inhabitables au milieu de ce siècle. La combinaison de l’élévation du niveau de la mer et des inondations causées par les vagues causera des dégâts fréquents aux infrastructures et contaminera de façon irréversible les ressources en eau douce de ces îles d’ici 2030 à 2060.
Des chercheurs de l’USGS, de la NOAA, de l’Université d’Hawaii et d’autres organismes ont fourni de nouvelles estimations sur l’habitabilité des atolls en considérant non seulement l’élévation du niveau de la mer mais aussi les effets des vagues qui inondent les îles basses. Les études antérieures ont uniquement pris en compte le danger de la hausse du niveau moyen de la mer lorsqu’elle inonde progressivement les atolls et estimé que les îles seraient encore habitables jusqu’en 2100 ou plus tard. La dernière étude, centrée sur l’île Roi-Namur de l’atoll de Kwajalein dans la République des Îles Marshall, inclut les effets supplémentaires des vagues qui commencent à avoir des conséquences graves bien plus tôt. Avec des vagues de plusieurs mètres de hauteur qui viennent s’ajouter au niveau plus élevé de l’océan, des inondations peuvent survenir plus fréquemment lorsque l’eau de mer entre à l’intérieur des côtes, endommage les infrastructures côtières et pénètre, en les contaminant, les sources d’eau douce peu profondes.. Les pluies qui surviennent par la suite peuvent aider à reconstituer les réserves d’eau douce, mais si une nouvelle série d’inondations se produit trop tôt, les niveaux de salinité de la nappe phréatique restent trop élevés pour que l’eau soit potable.
Les résultats de la nouvelle étude sont valables pour les îles de faible altitude dans tout le Pacifique et au-delà. Il est donc urgent d’évaluer quelles îles sont les plus vulnérables et de commencer à explorer des solutions politiques et d’ingénierie pour anticiper les problèmes à venir.
Source: University of Hawaii.

https://manoa.hawaii.edu/

—————————————

A new study due to be published in Geophysical Research Letters indicates that average winter wave heights and extreme storms along the Atlantic coast of Western Europe have been rising for almost seven decades.

Scientists at the CNRS and the University of Bordeaux (France), and the University of Plymouth (England) used 69 years (1948 – 2017) of numerical weather and wave hindcast to investigate the interannual variability and trend of winter wave height along the west coast of Europe. They showed that the winter mean wave height, variability, and periodicity all increased significantly in the northeast Atlantic over the last seven decades.

The coastlines of Scotland and Ireland have seen the largest increases, with the average height of winter waves more than 10 millimetres per year – more than 0.7 metres in total – higher than in 1948.

That has also led to increased wave heights during extreme weather conditions, with levels off the Irish coast increasing 25 millimetres per year during the past 70 years, representing an average increase of 1.7 metres.

The findings of the study are important for scientists and coastal managers looking to predict future wave heights, and take measures to protect coastal communities across Western Europe. Indeed, the height of waves during winter storms is the primary factor affecting dune and cliff erosion, explaining up to 80% of the shoreline variability along exposed sandy coasts.

Any increases in wave heights, and greater frequency of extreme storms, are going to have a major impact on thousands of communities along the Atlantic coastlines of Western Europe. This study, together with other recent research, shows both are on the rise, meaning there is a real need to ensure the Atlantic coasts of Europe are protected against present and future storm threats.

Source : The Watchers.

Another study published in Scientific Advances by scientists of the University of Hawaii at Manoa predicts that many low-lying atoll islands throughout the Pacific and beyond may become uninhabitable by mid-century. The combination of rising sea levels and wave-driven flooding will cause frequent damage to infrastructure and will irreversibly contaminate island freshwater resources by 2030 to 2060.

Researchers from USGS, NOAA, University of Hawaii and other entities improved estimates of atoll habitability by considering not just sea level rise, but also the effects of wave activity that flood low-lying islands with elevations of less than two metres. Previous studies have considered only the hazard from the rise in average sea level gradually inundating the atolls and estimated that the islands would still be livable until 2100 or later. This study, however, focusing on Roi-Namur Island of Kwajalein Atoll in the Republic of the Marshall Islands, includes the additional effects of waves, which begin to have serious consequences far sooner. With multi-metre-high waves riding a higher average sea level, active flooding can occur more frequently as seawater breaches coastal berms, damaging coastal infrastructure and soaking into the shallow freshwater lens, contaminating the limited aquifer. Subsequent rainfall can replenish the freshwater of the aquifer over time, but if a second flooding event occurs too soon, salinity levels in the aquifer will remain too high for safe drinking.

The results of the new study  are applicable to low-lying islands throughout the Pacific and beyond, underlying the urgency to evaluate which islands are most vulnerable and to begin exploring possible political and engineering solutions.

Source : University of Hawaii.

Les vagues de l’Atlantique: une menace pour nos côtes (Photos: C. Grandpey)

Publicités

La source de la lave des volcans islandais // Where Icelandic volcanoes get their lava from

Depuis plus de deux décennies, les scientifiques travaillent sur la nature des Ultra-Low Velocity Zones (ULVZ), zones à vitesse ultra faible à la frontière entre le noyau et le manteau terrestre et dont le nom s’explique par le déplacement très lent des ondes sismiques qui les traversent. Selon certains chercheurs, une cause de cette vitesse très lente pourrait être leur état de fusion partielle. D’autres pensent que la chute de vitesse peut s’expliquer par le fait que les ULVZ sont constituées d’un type de roche différent et plus dense, peut-être enrichi en fer et chimiquement distinct du reste du manteau.
Des chercheurs de l’Université de Californie qui ont examiné l’une de ces zones à près de 3000 kilomètres sous l’Islande, ont enfin apporté une réponse à cette question. Les ULVZ seraient les racines, à l’état de fusion partielle, des panaches de roches très chaudes qui s’élèvent lentement à travers le manteau pour alimenter les volcans. Cela signifierait que ces zones seraient les marqueurs en profondeur de la base des panaches volcaniques dans le monde.
Pour libérer la chaleur du noyau externe liquide, la roche solide à l’intérieur du manteau terrestre se déplace en lents mouvements convectifs. Les scientifiques ont longtemps pensé que des remontées au niveau de ces courants de convection mantelliques se manifestent sous formes de panaches responsables des points chauds sur Terre. Plus récemment, ils ont commencé à examiner leurs parties supérieures au travers de modèles informatiques très élaborés qui utilisent les ondes des grands séismes pour créer des images tomographiques de l’intérieur de la Terre.
Des études antérieures avaient tenté d’établir des liens entre les ULVZ et les panaches mantelliques sous les îles Hawaii et Samoa. Toutefois, les chercheurs californiens pensent que ce qui se passe sous l’Islande offre une meilleure image. En effet, les ondes sismiques qui passent sous cette région du monde proviennent de différentes directions et peuvent être reçues par des capteurs dans des parties opposés de la planète, contrairement aux îles du Pacifique.
À l’aide d’ondes sismiques captées par tout un ensemble de capteurs aux États-Unis et en Chine, l’équipe scientifique a pu mieux identifier la position et la forme des ULVZ. Il en ressort que la forme est celle d’un cylindre de 800 kilomètres de base et 15 kilomètres de hauteur, plus ou moins directement sous le panache qui alimente les volcans islandais. Ces résultats vont dans le sens du scénario de la fusion partielle, car l’autre option, celle d’une roche chimiquement différente, donnerait probablement une forme plus irrégulière et n’aurait pas nécessairement terminé sa course directement sous un panache.
Cependant, selon certains scientifiques, la nouvelle étude ne doit pas exclure le scénario concernant la roche chimiquement différente. En effet, un spécialiste en géodynamique à l’Université d’État du Michigan a modélisé les lents courants mantelliques et a constaté que, le long de la limite entre le noyau et le manteau, les courants sont latéraux et attirés vers la base des panaches. Ces courants pousseraient, tel un bulldozer, la roche dense et chimiquement distincte vers les panaches et, au fil du temps, ils pourraient finir par lui donner une forme à peu près circulaire.
Les chercheurs affirment que le mystère sera résolu avec l’amélioration des images du manteau inférieur grâce aux nouvelles technologies. Des ordinateurs plus puissants permettront d’utiliser davantage le contenu haute fréquence des ondes sismiques, partie qui est la plus favorable pour mettre en lumière les structures peu profondes comme les ULVZ. Un autre progrès pourrait être réalisé grâce aux capteurs sismiques installés au fond de l’océan. Comme la plupart des capteurs sismiques se trouvent actuellement sur la terre ferme, les deux tiers de la Terre (autrement dit les océans) sont une zone blanche.

Source: Science Mag.

————————————–

For more than 2 decades, scientists have pondered the nature of ultralow-velocity zones (ULVZs). The regions get their name from the way that earthquake waves travel so much more slowly through them. One way to explain that speed drop would be if they were partially molten. Another camp has held that the speed drops can be explained if ULVZs are made of a dense, different type of rock, perhaps enriched with iron, and chemically distinct from the rest of the mantle.

Researchers from the University of California who examined one of these zones nearly 3000 kilometres below Iceland finally have an answer: They may be the partially molten roots of plumes of hot rock that slowly rise through the mantle to feed volcanoes. That would make ULVZs deep signposts that mark the base of the world’s plumes.

To release heat from the liquid outer core, the solid rock in Earth’s mantle moves in slow, convective swirls. Earth scientists have long suspected that upwellings in these mantle convection currents would manifest themselves as the plumes responsible for Earth’s volcanic hot spots. Now they have started to see their upper parts with sophisticated computer models that use the waves from large earthquakes to create CT scan–like tomographic pictures of Earth’s interior.

Previous studies had made tentative connections between ULVZs and the plumes underneath Hawaii and Samoa. But the Californian researchers think the scene underneath Iceland provides a better picture. Indeed, earthquake waves pass underneath the region from different directions and can be picked up by sensors on opposite sides of the world, unlike the Pacific islands.

Using earthquake waves picked up by arrays of sensors in the United States and China, the team better identified the position and shape of the ULVZ. They found its shape was a stubby cylinder 800 kilometres across and 15 kilometres tall, more or less directly under the plume that feeds Iceland’s volcanoes. The team’s results favour the partially molten scenario, since the other option, a chemically distinct rock, would likely have a more irregular shape and would not necessarily wind up sitting directly underneath a plume.

However, the new study might not rule out the chemically distinct rock scenario. A geodynamicist at Michigan State University has modelled the mantle’s slow-motion currents and found that, along the core-mantle boundary, the currents are lateral, drawn toward the bases of plumes. These currents would bulldoze the dense, chemically distinct rock toward the plumes, and, over time, they could pack it into a roughly circular shape.

The researchers say that the debate will get resolved as pictures of the lower mantle improve. More powerful computers will allow to use more of the high-frequency content of earthquake waves, the part that is best at illuminating shallow structures like ULVZs. Another boost could come from ocean-bottom earthquake sensors. With most earthquake sensors sitting on land, two-thirds of Earth (namely the oceans) is a blank spot.

Source : Science Mag.

Schéma montrant la limite entre le noyau externe et le manteau inférieur, ainsi que les ULVZ (Source : Science Direct)