Surface continentale

Du nouveau sur la formation et l’évolution des plaines côtières, l’exemple du Sud-Ouest de l’Inde

11 avril 2016 by osuadmin

Une étude des plaines côtières du sud-ouest de l’Inde menée par une équipe internationale ¹ de chercheurs a permis d’apporter une réponse à une question scientifique de longue date sur la formation et l’histoire de ces plaines principalement couvertes de latérites. Cette étude, basée sur la méthode de datation par l’argon, a en effet permis de déterminer que les latérites de ces plaines se sont formées il y a au moins 47 millions d’années au pied d’un vieux relief érigé il y a environ 60 millions d’années. Les résultats de cette recherche et leurs implications sont présentés dans l’édition du journal Geology du mois d’Avril 2016.

Les plaines côtières ou marges continentales qui résultent de la séparation des continents sont marquées par de grands escarpements dont l’âge et l’évolution géomorphologique sont matières à débat dans la communauté des géosciences. Des études ont montré une érosion rapide des marges après la séparation des continents impliquant l’installation précoce des escarpements tandis que d’autres ont argumenté pour une évolution plus lente au cours de phases d’érosion successives et par conséquent une stabilisation plus tardive de ces reliefs.

**Paysage de collines**
Paysage de collines exposant les sols latéritiques (latérites) de la plaine côtière (au pied de l’Escarpement des Western Ghats sur la marge sud-ouest de l’Inde péninsulaire – Formation de minerais d’oxydes de manganèse dans les sols latéritiques de la plaine côtière – Oxydes de manganèse vus en microscopie optique à lumière réfléchie – Image de micro-fluorescence X montrant les oxydes de manganèse potassiques (cryptomélane) en vert parmi les autres oxydes de manganèse en bleu et les oxydes de fer en rouge.
*Crédit : A. Beauvais et al. Geology 2016*

Or, le mode et le rythme de l’érosion des marges continentales sont déterminants pour reconstituer leur évolution topographique, reconstruire le développement des réseaux de drainage, et quantifier les transferts sédimentaires depuis les continents vers les bassins océaniques marginaux au cours des temps géologiques.

Aujourd’hui, une équipe de chercheurs internationale vient d’apporter un nouvel éclairage sur l’évolution des marges continentales. Ils ont en effet pu préciser l’histoire géomorphologique de la marge continentale sud-ouest de l’Inde Péninsulaire ² depuis la mise en place il y a environ 65 millions d’années des roches basaltiques des trapps de la province du Deccan.

Pour cela, ils ont déterminé et interprété les âges obtenus par la méthode de datation à l’argon (40Ar/39Ar) sur des oxydes de manganèse potassiques (appelés cryptomélane) formés dans les sols latéritiques (latérites) de part et d’autre du grand escarpement des Western Ghats qui borde la marge sud-ouest de l’Inde Péninsulaire. Ils ont ainsi montré que la préservation de ces sols épais de plusieurs dizaines de mètres et vieux d’au moins 47 millions d’années ont pu se former en un minimum de 12 millions d’années au pied de l’escarpement ce qui atteste de l’installation rapide (à l’échelle des temps géologiques) et de la stabilisation précoce de ce relief, il y a probablement 60 millions d’années. De plus, les résultats de ces recherches impliquent des vitesses d‘érosion des sols latéritiques datés très faibles (< 5 mètres par million d’années) depuis leur formation au pied de l’escarpement.

Ces nouveaux résultats questionnent les modèles d’érosion dérivés de l’étude de l’histoire thermique (refroidissement) des roches contenant des minéraux de phosphate de calcium (apatites). Plus généralement, les âges obtenus sur les oxydes de manganèse des sols latéritiques remettent en question l’idée selon laquelle la topographie des marges et des surfaces continentales serait due à des soulèvements et des rajeunissements récents.

Ces travaux publiés dans le journal Geology montrent que l’étude géomorphologique et géochronologique des sols latéritiques formés et préservés depuis des millions d’années sur les marges et les continents des régions intertropicales est prometteuse pour quantifier les vitesses d’érosion et les sédiments exportés vers les bassins marins à l’échelle des temps géologiques

1. L’équipe est composée de chercheurs du Centre Européen de Recherches et d’Enseignements des Géosciences de l’Environnement (CEREGE-OSU Institut Pythéas / CNRS, IRD, Aix-Marseille Université), de Géosciences Environnement Toulouse (GET - IRD, Université Toulouse Paul Sabatier, CNRS ), de Géosciences Montpellier (Université de Montpellier 2, CNRS) et du Centre for Earth and Space Sciences (University of Hyderabad)

2. On trouve des surfaces présentant les mêmes caractéristiques dans les plaines côtières et même à l’intérieur des terres en Inde, en Afrique, en Australie, et en Amérique du Sud.

L’Arctique en pleine transformation

14 avril 2020 by osuadmin

Suite aux deux expéditions océanographiques menées en 2015 en Arctique dans le cadre du programme international GEOTRACES, des chercheurs de la Woods hole oceanographic institution (WHOI) et leurs collègues internationaux [1] ont mis en évidence que des quantités importantes de carbone et d’éléments traces en provenance des rivières et sédiments du plateau continental étaient apportées près du Pôle Nord par la dérive transpolaire, un important courant de surface. Associé au réchauffement climatique, cet apport de nutriments et contaminants pourrait modifier la productivité phytoplanctonique dans l’Arctique.

Les éléments traces, comme le fer, sont des nutriments essentiels à la vie océanique. Ils alimentent la croissance du phytoplancton, ces algues microscopiques qui constituent la base de la chaîne alimentaire marine. En général, plus de phytoplancton conduit à davantage de zooplancton (petits poissons et crustacés), qui peut ensuite être consommé par les prédateurs océaniques « supérieurs » comme les phoques et les baleines. Les contaminants, notamment le mercure, suivent le même chemin et des niveaux très élevés chez les animaux arctiques ont été retrouvés.

Rencontre des brise-glaces FS Polarstern et USCGC Healy au Pôle Nord, le 7 septembre 2015.

Crédit : Stefan Hendricks, AWI

En 2015, les océanographes effectuant des recherches dans l’océan Arctique dans le cadre du programme international GEOTRACES ont trouvé des concentrations de carbone et d’éléments traces beaucoup plus élevées dans les eaux de surface situées près du Pôle Nord que dans celles situées de chaque côté de la dérive transpolaire, un important courant de surface capable de transporter, à travers l’océan Arctique en passant par le Pôle Nord, les eaux provenant du plateau continental sibérien.

Les nombreux éléments traces qui pénètrent dans l’océan mondial en provenance des rivières et des sédiments du plateau continental sont en général rapidement éliminés de la colonne d’eau. En revanche, les chercheurs ont mis en évidence que, dans l’océan Arctique, les éléments traces étaient liés à l’abondante quantité de matière organique issue des rivières, ce qui leur permettait d’être transportés par la dérive transpolaire jusqu’à l’Arctique central, à plus de 1 000 kilomètres de leurs sources.

Du fait du réchauffement climatique, les chercheurs s’attendent à ce que le dégel des sols conduise à une augmentation du ruissellement et donc de l’apport d’éléments traces auparavant piégés dans le pergélisol, ce qui pourrait entraîner une augmentation de la quantité de nutriments et contaminants atteignant le centre de l’océan Arctique. Or, à mesure que l’Arctique se réchauffe et que de grandes parties de l’océan se libèrent de la glace pendant de longues périodes, les algues marines deviennent plus productives. Un plus grand apport de nutriments pourrait donc alimenter encore davantage cette production d’algues.

Pour l’instant, si les chercheurs savent que la structure des écosystèmes marins est déterminée par la disponibilité des nutriments, ils ne peuvent dire exactement quels changements tout cela pourrait induire. Concernant le mercure, dont le cycle biogéochimique est étroitement lié à la photochimie et aux flux d’échanges importants à l’interface atmosphère – océan, de fortes modifications sont également attendues avec la disparition de la glace de mer en été.

Bien qu’une augmentation des nutriments puisse stimuler la productivité marine de l’Arctique, les chercheurs mettent en garde sur le fait que la perte continue de glace de mer aggrave le réchauffement climatique, ce qui aura un impact plus large sur les écosystèmes.

Voir en ligne : Le communiqué sur le site de l’INSU

Les villes méditerranéennes en première ligne du réchauffement climatique

25 avril 2022 by osuadmin

Dans le Bassin Méditerranéen, les sociétés humaines et leur environnement ont co-évolué depuis plusieurs millénaires, en s’adaptant à des variations climatiques importantes. Très tôt, des villes se sont établies sur le littoral et ont prospéré grâce au commerce avec les campagnes environnantes et surtout avec les autres villes méditerranéennes. Il en a résulté cette spécificité méditerranéenne qui en fait la destination touristique la plus prisée du monde. Mais cette spécificité est-elle menacée par les changements globaux ?

La température moyenne annuelle augmente très vite en Méditerranée et surtout dans les villes là où réside la majorité de la population. Les vagues de chaleur – caractérisées par des températures diurnes et nocturnes nettement plus élevées que la normale durant plusieurs jours consécutifs – sont plus fréquentes et plus intenses qu’avant. Elles sont également plus intenses au cœur des villes à cause du phénomène d’ilot de chaleur urbain. Les villes anciennes avec leurs rues étroites leurs petites ouvertures et un bâti blanc réfléchissant permettaient d’atténuer l’effet des pics de chaleurs. En revanche, les villes modernes faites de béton et de verre permettent de s’en prémunir qu’au prix d’une climatisation électrique puissante, induisant une boucle de rétroaction positive sur le climat. Les vagues de chaleur sont responsables de taux de mortalité élevés provoquant des dizaines de milliers de décès prématurés, en particulier dans les grandes villes et parmi les personnes âgées. La morbidité et la mortalité liées à la chaleur ont été en partie réduites ces dernières années grâce à une protection plus efficace des personnes.

Au niveau des précipitations, on projette un allongement de la saison sèche estivale et une augmentation des pluies intenses hivernales. Le risque pour les ressources en eau est très important avec une diminution des précipitations de 2 à 15 % pour un réchauffement global de 2°C, la baisse maximale étant localisée au sud et à l’est du bassin. A la fin de l’été, les précipitations orageuses provoquent des inondations amplifiées par l’artificialisation des sols urbains et la déforestation particulièrement forte au sud. L’utilisation de l’eau domestique est déjà restreinte dans plusieurs pays méditerranéens. Les déficits hydriques sont exacerbés par les phénomènes démographiques et migratoires ainsi que par les limites et l’obsolescence des infrastructures de distribution d’eau. Plusieurs pays du nord sont parvenus à réduire les prélèvements domestiques en valeurs absolues alors que plusieurs pays du sud et de l’est affichent la tendance opposée. Une autre spécificité de la Méditerranée est sa quasi-absence de marées qui a permis aux habitants de construire des villes très proches de la mer. Avec un risque d’augmentation du niveau des océans de 37 à 90 cm en 2100, beaucoup de villes, d’infrastructures et de bâtiments patrimoniaux seront en danger de submersion d’ici la fin du siècle.

Du fait de ces constats, l’adaptation aux changements globaux revêt une importance particulière pour les villes méditerranéennes. Peu de villes méditerranéennes disposent de plans locaux en matière de climat qui prennent en compte l’atténuation et l’adaptation de manière conjointe. L’échange des connaissances et la promotion d’actions ambitieuses devraient permettre de nouvelles approches en matière de développement urbain. Comme les villes méditerranéennes densément peuplées sont d’immenses sources de carbone, il est urgent de mettre en place des modèles de croissance urbaine soutenable et de développer des villes vertes à faible émission de carbone.

Voir en ligne : Le site du Mediterranean Experts on Climate and environmental Change (MedECC)

Quantifier l’impact des éruptions volcaniques sur le climat

31 août 2015 by osuadmin

Les grandes éruptions volcaniques éjectent dans la stratosphère des quantités considérables de soufre qui, après conversion en aérosols, bloquent une partie du rayonnement solaire et tendent à refroidir la surface de la Terre pendant quelques années. Une équipe internationale de chercheurs à laquelle participe Joël Guiot, chercheur au Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (OSU Pythéas – CNRS / IRD / Université d’Aix-Marseille) vient de mettre au point une méthode, présentée dans la revue Nature Geoscience, pour mesurer et simuler avec précision le refroidissement induit.

L’éruption du volcan Pinatubo, survenue en juin 1991 et considérée comme la plus importante du XXe siècle, a injecté 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre dans la stratosphère et provoqué un refroidissement global moyen de 0,4°C.

Pour quantifier le refroidissement temporaire induit par les grandes éruptions de magnitude supérieure à celle du Mont Pinatubo survenues ces 1 500 dernières années, les scientifiques ont généralement recours à deux approches : la dendroclimatologie, basée sur l’analyse des cernes de croissance des arbres, et la simulation numérique en réponse à l’effet des particules volcaniques. Mais jusqu’à maintenant ces deux approches fournissaient des résultats assez contradictoires, ce qui ne permettait pas de déterminer avec précision l’impact des grandes éruptions volcaniques sur le climat.

Les refroidissements simulés par les modèles de climat étaient en effet deux à quatre fois plus importants et duraient plus longtemps que ce que les reconstitutions dendroclimatiques établissaient. Les écarts entre ces deux approches ont même conduit certains géophysiciens à douter de la capacité des cernes de croissance d’arbres à enregistrer les impacts climatiques des grandes éruptions volcaniques passées et à remettre en cause la capacité des modèles à les simuler fidèlement.

Réconcilier les deux approches

Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE), de l’IRD, du CNRS, du CEA, de l’Université de Berne, de l’Université de Western Ontario et de Université de Cambridge sont parvenus à réconcilier les deux approches et à proposer une méthode capable d’estimer avec précision les effets que pourraient avoir les futures éruptions de forte magnitude sur le climat, pour ensuite mieux anticiper leurs impacts sur nos sociétés.

Dans cette équipe pluridisciplinaire, les dendrochronologues ont réalisé une nouvelle reconstitution des températures estivales de l’hémisphère nord pour les 1 500 dernières années. Ils ont analysé la largeur mais surtout la densité de cernes d’arbres, qui est très sensible aux variations de température et qui avait été négligée par le passé.

Les données ont été récoltées à travers tout l’hémisphère nord, de la Scandinavie à la Sibérie, en passant par le Québec, l’Alaska, les Alpes et les Pyrénées. Toutes les éruptions majeures ont ainsi été clairement détectées dans cette reconstitution. Les résultats ont montré que l’année qui suit une grande éruption est caractérisée par un refroidissement plus prononcé que celui observé dans les reconstitutions précédentes. Ces refroidissements ne semblent toutefois pas persister plus de trois ans à l’échelle hémisphérique.

Les physiciens du climat ont, quant à eux, calculé le refroidissement engendré par les deux plus grandes éruptions du dernier millénaire, les éruptions du Samalas et du Tambora, toutes deux survenues en Indonésie en 1257 et 1815 respectivement, à l’aide d’un modèle climatique sophistiqué. Ce modèle prend en compte la localisation des volcans, la saison de l’éruption et la hauteur d’injection du dioxyde de soufre et intègre un module microphysique capable de simuler le cycle de vie des aérosols volcaniques depuis leur formation, suite à l’oxydation du dioxyde de soufre, jusqu’à leur sédimentation et élimination de l’atmosphère. « Cette approche inhabituelle permet de simuler de façon réaliste la taille des particules d’aérosols volcaniques et leur espérance de vie dans l’atmosphère, ce qui conditionne directement l’ampleur et la persistance du refroidissement provoqué par l’éruption », explique Markus Stoffel, chercheur à l’UNIGE. Ces nouvelles simulations montrent que les perturbations des échanges de rayonnement, dues à l’activité volcanique, étaient largement surestimées dans les simulations précédentes, utilisées dans le dernier rapport du GIEC (Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat).

Pour la première fois, les résultats produits par les reconstitutions et les modèles climatiques convergent quant à l’intensité du refroidissement et démontrent que les éruptions de Tambora et du Samalas ont induit, à l’échelle de l’hémisphère nord, un refroidissement moyen oscillant entre 0,8 et 1,3°C pendant les étés 1258 et 1816. Les deux approches s’accordent également sur la persistance moyenne de ce refroidissement évaluée à deux-trois ans. Ces résultats ouvrent la voie à une meilleure évaluation du rôle du volcanisme dans l’évolution du climat.

**Panache plinien de l’éruption du Sarychev** **(Russie) le 12 juin 2009.** *Crédit : NASA*

L’intensification des vents d’ouest responsable d’une augmentation de la fonte en Antarctique

5 septembre 2022 by osuadmin

La calotte glaciaire antarctique représente le plus grand contributeur potentiel à l’élévation globale du niveau des mers. Cette contribution est largement contrôlée par la fonte basale des plateformes de glace (extensions flottantes de la calotte glaciaire ou ice shelves). L’impact des variations climatiques, et tout particulièrement des variations de régime des vents circumpolaires, sur la fonte basale est encore mal connu. Ainsi, on ne sait pas comment l’augmentation du Mode Annulaire Austral (SAM en anglais) va influencer la fonte basale des ice shelves. L’indice SAM est une mesure de la différence de pression atmosphérique entre les moyennes et hautes latitudes de l’hémisphère sud. Les phases positives du SAM sont caractérisées par une intensité accrue et un déplacement vers le sud de la ceinture de vents d’ouest. Elles entraînent un apport accru d’eaux chaudes et salées (upwelling) vers les ice shelves, ainsi qu’une augmentation de la température et de la salinité de l’océan de subsurface près de la base des ice shelves. Le contraire se produit pour les phases négatives du SAM.

Une nouvelle étude, menée par un consortium international impliquant des scientifiques de l’Université Catholique de Louvain en Belgique, du CEREGE, de l’IGE et de l’Université de Northumbria au Royaume-Uni, a étudié l’intensification du SAM. Pour cela, l’équipe a réalisé des expériences numériques idéalisées à l’échelle de l’Antarctique avec un modèle simulant les interactions entre l’océan et la glace de mer, tout en prenant en compte la circulation océanique sous les ice shelves pour différentes phases du SAM. L’étude montre qu’une augmentation d’environ 30 % du SAM entraîne une perte nette de masse basale de 40 Gt an-1 (c’est-à-dire environ la moitié du changement de masse de la calotte glaciaire antarctique sur la période 1992-2011), avec de forts contrastes régionaux autour de l’Antarctique. La compréhension des facteurs physiques à l’origine de cette fonte contrastée fournit des informations essentielles pour appréhender l’élévation future du niveau des mers.

Voir en ligne : L’article sur le site de l’INSU

Séismes et paysages : Liaisons dangereuses

7 octobre 2022 by osuadmin

Observez et comprenez l’histoire sismique des paysages qui vous entourent !

Le Muséum d’Histoire Naturelle de la ville de Marseille accueille du 7 octobre au 6 novembre 2022 l’exposition « Séismes et paysages : liaisons dangereuses ? »réalisée par l’équipe du projet EQ-Time. Piloté par Lucilla Benedetti, directrice de recherche CNRS au CEREGE (OSU Institut Pythéas / CNRS, AMU, IRD, INRAE) le programme de recherche EQ Time étudie les processus sismiques mis en œuvre au cours du temps façonnant les paysages.

Comment un séisme peut-il transformer et construire un paysage ? Quel est le lien entre un séisme et une montagne ? Ces questions sont parmi celles qui animent les chercheur.e.s du projet EQ-Time, financé par l’Agence Nationale de la Recherche.

Avec l’exposition « Séismes et paysages : liaisons dangereuses ? » cette équipe scientifique vous invite à suivre pas à pas sa démarche … Vous entrez ainsi peu à peu dans la peau du géologue qui observe un relief et tente d’y déceler les traces des séismes qui l’on façonné au fils du temps.

En effet, si les séismes sont logiquement perçus comme des événements catastrophiques et destructeurs, ils peuvent être également perçu comme une respiration de notre croûte terrestre qui génère un relief.

Cette exposition aborde la question des séismes d’une manière assez originale. Ici on ne vous explique pas les processus mis en jeu lors d’un séisme, mais on vous apprend à en déceler les traces dans le paysage. Pas de long discours, mais une approche basée sur la perception sensorielle (visuelle, sonore et tactile) permettant une compréhension et une perception différente des paysages et de leurs mécanismes d’évolution.

A noter également, le 26 octobre à 16 heures une rencontre entre la chercheuse Lucilla Benedetti, et le grand public sera organisée en salle de conférence du muséum.

Exposition gratuite

Ce projet bénéficie de la bourse aux projets de culture scientifique d’Aix-Marseille Université et fait l’objet d’un partenariat avec le Muséum d’Histoire Naturelle de la ville de Marseille.