•           Je suis toujours étonné par le nombre d'inexactitudes qui sont dites à la télévision, et la légèreté avec laquelle certains écologistes manient le principe de précaution, certes en exploitant des erreurs et des dangers réels, mais aussi en négligeant de regarder si des parades sont possibles, et les aspects positifs qui existent aussi.
              Malheureusement les politiques se laissent prendre au piège, ne voulant pas contredire les médias, ni perdre des électeurs, et ainsi des décisions contestables sont prises.
              La télévision évoquait il y a quelques semaines, le problème des gaz et pétroles de schistes, qui est un parfait exemple de ces déviances.

                L'exploitation des produits de schiste a été à la fois très bénéfique et néfaste aux Etats Unis où elle s'est faite dans des conditions particulières.
              il faut savoir en effet qu'au USA, le sous-sol appartient à celui qui possède le terrain et n'importe qui peut exploiter du pétrole ou du gaz sur le sol lui appartenant, et cela dans des conditions qui peuvent être déplorables.
              En principe, les producteurs de gaz sont tenus à gérer les conséquences de leurs rejets : ils doivent déclarer ces déversements, concevoir leurs propres plans d'intervention et assurer le nettoyage. Lorsque ce sont de grosses entreprises pétrolières la sécurité est assurée, mais lorsque ce sont de petites entreprises, voire des particuliers, le risque est malheureusement réel

             Voyons d'abord quelle est la technique d'exploitation des gaz et pétroles de schiste.
             
    Il faut creuser d'abord un forage vertical jusqu'à environ 2500 m de profondeur, puis un forage horizontal, ce qui est une opération courante et classique pour une entreprise spécialisée du pétrole.
    Ci dessous un trépan classique (puits verticaux) et un trépan de turboforage (puits horizontaux).
    Gaz et pétrole de schiste aux USA.Gaz et pétrole de schiste aux USA.

             

     

     

     

     

     

     

             

     

                Mais il faut ensuite libérer l'huile ou le gaz emprisonné dans la roche schisteuse.


              A 2500 m de profondeur, c’est un petit tremblement de terre : pour réunir les micro-poches en une unique poche de gaz, un explosif est détonné pour créer des brèches. Elles sont ensuite fracturées à l’aide d’un mélange d’eau, de sable et de produits chimiques propulsé à très haute pression (600 bars) qui fait remonter le gaz à la surface avec une partie de ce “liquide de fracturation”. Chacun de ces “fracks” nécessite de 7 à 15 000 mètres cube d’eau (soit 7 à 15 millions de litres), un puits pouvant être fracturé jusqu’à 14 fois.
                Pour chaque “frack”, deux cents allers-retours de camions sont nécessaires au transport des matériaux de chantier, de l’eau, puis du gaz. De quoi transformer n’importe quelle nationale en autoroute. Sans compter les rejets de CO2 des raffineries, le bruit généré par le site et la transformation du paysage environnant.
                Mais ce n’est là qu’un des aspects des nuisances et une partie de l’eau peut être recyclée.

                De nombreux incidents ont en effet eu lieu dus à l'inexpérience des utilisateurs et à un manque de règlementation et de contrôles.
                A la fin de 2008, des déchets de forage et de mines de charbon rejetés en pleine sécheresse, ont saturé la rivière Monongahela, au point que les autorités locales ont recommandé aux résidants de la région de Pittsburgh de boire de l'eau en bouteille. Dans un document interne, les représentants des autorités ont dépeint cet incident comme "l'un des pires cas où, dans l’histoire des USA, les autorités ont été incapables de fournir de l'eau potable à la population.   

                De plus le gaz s'est infiltré dans les nappes phréatiques dans cinq Etats au moins des USA.
                La pollution de l'air due à ces exploitations constitue elle aussi une menace grandissante. Ainsi, en 2009, le Wyoming n'a pu satisfaire aux critères de qualité de l'air pour la première fois de son histoire, entre autres à cause des émissions de benzène et de toluène de quelque 27 000 puits, pour la plupart ouverts au cours des cinq dernières années.

                Si l’on en croit l'Environmental Protection Agency (EPA, agence fédérale de protection de l'environnement), lors d'opérations de fracturation, des sels de radium  (minerais dans le sol) ont été remontés par les eaux utilisées.
                 La radioactivité mesurée dans les eaux usées est dans certains cas plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de fois supérieure à la limite fédérale autorisée pour l'eau potable, ce qui à priori n’est pas grave puisque personne ne boit ces eaux usées, mais  il n'existe aucune réglementation fédérale relative aux niveaux de radioactivité acceptables dans des eaux de forage.
                 Les compagnies de forage ont acheminé en 2008 et 2009 au moins la moitié de ces eaux usées vers des stations d'épuration publiques, mais ces usines de traitement ont une capacité bien moindre d'élimination des polluants radio-actifs que pour la plupart des autres substances toxiques et elles ne peuvent ramener les taux d'éléments radioactifs à des niveaux respectant les normes pour l'eau potable avant de rejeter les eaux usées dans des cours d'eau, parfois à quelques kilomètres seulement en amont de centres de production d'eau potable.
                 En décembre 2009, ces risques ont amené des scientifiques de l'EPA à adresser une lettre à la ville de New-York pour conseiller aux autorités municipales de ne pas accepter dans les stations d'épuration des eaux usées issues de forage présentant des taux de radium12 fois supérieurs au seuil autorisé pour l'eau de boisson.
                 Certaines eaux usées contenaient des taux de radiurn 100 fois supérieurs à ce seuil et des scientifiques de l'EPA ont mis en évidence que certaines rivières de Pennsylvanie ne parvenaient pas à diluer suffisamment les eaux usées mêlées de radium qui y étaient déversées.
              Un bilan des plans d’intervention sur les projets de forage de 4 sites de Pennsylvanie où se sont produits des accidents, a fait apparâître que ces plans, pourtant approuvés par l'Etat, étaient souvent contraires à la loi. Les sociétés "subissent des pressions", elles doivent 'faire des économies",  et "Cela revient moins cher de rejeter. les eaux usées que de les traiter. " !!!   

              De tels incidents sont évidemment inquiétants et ils ont été largement diffusés dans les médias, ce qui inquiète tous les lecteurs à juste titre. Mais on ne parle guère de la façon dont ils auraient pu être évités (ce n'est pas sensationnel !) et on ne montre pas que depuis cette période, les problèmes semblent avoir été beaucoup moins épineux.

              Mais le gaz et le pétrole de schiste ont été une énorme manne économique pour les Etats-Unis.
               
    En 2017, la production de gaz et de pétrole de schiste est multipliée par 10 par rapport à 2007, et le pétrole de schiste représente la moitié du pétrole brut produit aux États-Unis. Face à la diminution des réserves de pétrole conventionnel, le pays se tourne de plus en plus vers cette alternative non-conventionnelle, d'autant plus que la combustion du gaz de schiste produit beaucoup moins de CO2 que le charbon.

                 Les Etats Unis devraient dépasser l'Arabie Saoudite comme producteur de pétrole, ce qui lui assure une indépendance dans les relations avec ce pays.
                 De plus cette exploitation a généré la création de plus de 600 000 emplois directs aux USA.
                 Mais cette augmentation importante de production a fait baisser les prix du pétrole et une crise a eu lieu en 2014, lorsque le prix du baril est passé au dessous de 30$, remettant en question la rentabilité de l'exploitation. Celle-ci a repris, le prix actuel du baril étant un peu au dessous de 50 $.

                  Comme toute exploitation, celle du gaz de schiste a des avantages et des inconvénients. La France a choisi pour le moment de l'interdire sur notre pays. Est ce une bonne solutions?
                 J'essaierai dans les prochains articles d'examiner divers paramètres de cette question.

     

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  •            Après ces trois articles pour expliquer ce qu’étaient les courants océaniques, les jets-streams, et l’oscillation du sud El Niño (ENSO), parlons des conséquences du changement climatique sur les courants des océans et en haute altitude, et leurs conséquences météorologiques.

              Les scientifiques et notamment Jef Master constatent que, pendant l'hiver 2013-2014, le jet-stream polaire s'est aventuré bien plus loin vers le sud que d'habitude, glaçant l’est des États-Unis jusqu'à Atlanta, une ville subtropicale, tandis que les hautes pressions qu’il avait installées au dessus de ia Californie ont entraîné le plus chaud hiver depuis 1850.
               En Europe, après avoir fait connaître à l'Angleterre et au Pays de Galles leur hiver le plus pluvieux depuis 1766 au moins, le jet-stream a déclenché des tempêtes successives destructrices et entraîné des températures si élevées que des incendies de forêt se sont produits spontanément en Norvège en janvier.
              Durant l' été 2010,la pire vague de chaleur jamais enregistrée en Russie a tué 55000 personnes et le déluge qui s'abattait sur le Pakistan y entraînait les pires inondations de l’histoire du pays. Dans l'Oklahoma l'été 2011 fut le plus chaud jamais noté aux USA, et il fut suivi en 2012 par la pire sécheresse depuis les années 1930…
              Ces dérèglement sont dus, à des oscillations du jet-stream polaire, qui font remonter des hautes pressions vers le nord, engendrant chaleur et sécheresse, et descendre des basses pressions vers le sud, amenant froidure, tempêtes et pluies diluviennes.

              Alors on peut se demander : « Le jet-stream polaire est il devenu fou ? », et y a t’il dans ce dérèglement climatique, l’influence du réchauffement causé par l’activité humaine moderne.
        
              Le réchauffement du pôle beaucoup plus important que celui du reste de la planète.
    Il entraîne une modification des pressions atmosphériques et la fonte des neiges et des glaces. Le phénomène s’accroit car le sol sous la glace est plus foncé et moins réfléchissant, et le rayonnement solaire est donc davantage absorbé et réchauffe davantage le sol, ce qui accroit la fonte des glaces l’été. Il est probable qu’en 2030, toute la banquise aura disparu durant l’été.
              Le schéma ci dessous montre une évolution parallèle de la fonte de la banquise et de la vitesse des vents en altitude. Le jet-stream polaire a nettement ralenti autour de 2012. Allant moins vite, il est plus sensible à des perturbations de pression et il ondule donc davantage.

    El Nino et le changement climatique (4)El Nino et le changement climatique (4)

    El Nino et le changement climatique (4)

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

              Toutefois l’énergie totale correspondant à l’augmentation de chaleur au pôle est très inférieure à celle communiquée à l’atmosphère par l’ENSO et on peut donc se demander si l'ensoleillement et El Nino n'ont pas une grande influence sur ces phénomènes.
    El Nino et le changement climatique (4)          Lors des évènements ENSO, les jet-streams s'intensifient, car l'élévation de la température du Pacifique central augmente la différence de pression entre l'équateur et les moyennes latitudes. En leur absence ils ralentissent.
              Mais un ENSO très fort a également un impact direct sur l’oscillation du jet-stream polaire, car pendant la phase chaude, l’augmentation importante des pressions va repousser au sud le courant-jet, qui plus loin, oscillera ensuite vers le nord.
              Le schéma ci-contre montre les variations de positionnement du jet-stream polaire lors des événements la Nina ou d'El Nino.

              On ne sait pas pourquoi El Niño s’est endormi 5 ans, de 2010 à 2014, mais par contre on montre que son activité lorsqu’elle se produit, a été plus importante dans la période 1979-2009, que dans les périodes précédentes, notamment en 1982 et 1997, et il semble que ce soit dû au réchauffement climatique.
              On constate qu'El Nino a été très actif en 2017 et cette année, de nombreuses catastrophes naturelle se sont malheureusement produites.
              Nos connaissances sont encore trop incertaines pour pouvoir expliquer les phénomènes de couplage entre le réchauffement climatique, l’ENSO dont la périodicité est apparement aléatoire parce qu’on n’en connaît pas l’explication, et les oscillations du jet-stream polaire.
             La seule chose dont on est sûr, c’est que celles-ci entraînent chaleur et sécheresses, ou pluies et tempêtes, par la trop forte infiltration des hautes pressions vers le nord ou des basses pressions vers le sud.
             Je n'ai pas encore vu d'article indiquant si les anomalies climatiques de 2017 (pluies torrentielles, tempêtes), étaient en relation avec des déplacements des courants de haute atmosphère.

              Ce qui est inquiétant dans ce dérèglement du jet-stream polaire, c’est que ce n’est pas un phénomène linéaire, mais il semble avoir un certain seuil et donc on peut se demander si un certain cap n’a pas été franchi et si cette situation va perdurer, avec ses conséquences désastreuses.

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  •             Maintenant que nous avons des notions sur les courants océaniques et sur les courants atmosphériques à haute altitude, (jets streams), voyons ce que sont "El Niño" et "la Nina"

              El Niño (le petit garçon) est à l’origine un courant circulant après Noël au large des côtes du Pérou et de l’Equateur (d’où son nom de "courant de l’enfant Jésus").
              En été et en automne, le courant froid de Humbolt circule le long des côtes  du Chili, du Pérou et de l’Equateur, tandis que soufflent les alizés du sud-est vers le nord-ouest et ils chassent les chaudes superficielles du rivage et provoquent un vide qui est comblé par  une remontée d’eau froide des profondeurs, ramenant de l’eau des courants profonds.
             Ce phénomène s’appelle « la Nina » (la petite fille).
             Tous les ans, peu après Noël et ce jusqu’au mois d’avril, un faible courant côtier inverse s’écoule vers le Sud. Certaines années, ce courant d’El Niño est plus important et descend davantage vers le Sud. Les eaux froides sont remplacées par des eaux plus chaudes, et dans la même période, les régions littorales habituellement peu pluvieuses du Nord du Pérou et de l’Équateur connaissent des précipitations abondantes.
             On appelle maintenant El Niño ce phénomène de descente importante du courant  vers le sud, aide réchauffement des eaux de l'océan, entraînant des pluies.

              Ce phénomène de réchauffement El Niño dure environ 18 mois
              Mais l’influence de El Niño dépasse largement l’Amérique du sud.

              En fait on appelle maintenant El Niño et la Nina, des phénomènes météorologiques océaniques à grande échelle du Pacifique équatorial, affectant le régime des vents, la température de la mer et les précipitations. El Niño et La Niña correspondent aux deux phases opposées du phénomène couplé océan/atmosphère appelé ENSO (El Niño / Southern Oscillation), décrit plus haut.
              Ce phénomène n'est pas dû aux seuls courants appelés à l'origine El Nino et la Nina, mais à un phénomène liant la circulation atmosphérique et la circulation océanique.
              Seul l' ENSO a un impact planétaire aussi marqué. Les deux autres bassins océaniques, Indien et Atlantique, sont trop peu étendus pour permettre un phénomène de couplage aussi important entre circulations atmosphérique et océanique, même s'ils subissent aussi des remontées d'eaux profondes et des régimes d'alizés.

             La situation normale dans le Pacifique sud est donc celle d'alizés soufflant d'est en ouest et entraînent vers l'ouest les eaux chaudes de surface, provoquant à l'ouest une remontée des eaux froides profondes. Les pluies sont cantonnées aux zones chaudes.

    Qu'est-ce qu'El Nino et la Nina ? (3)
              Les années où ce phénomène est plus marqué, cela s'appelle la Nina et correspond à la circulation des jets-streams représentée ci-dessous  :

    Qu'est-ce qu'El Nino et la Nina ? (3)

                   Lors d'un épisode El Niño,  les hautes pressions du Pacifique Sud  diminuent. Les alizés faiblissent, voire se renversent. Les eaux chaudes de surface, accompagnées de nuages et de précipitations, refluent de l'ouest vers l'est.

    Qu'est-ce qu'El Nino et la Nina ? (3)

               Ainsi, lors des situations El Niño, des conditions sèches se développent sur l'Indonésie et sur l'Australie, les tempêtes tropicales et les ouragans apparaissent beaucoup plus à l'est qu'à l'habitude et viennent affecter la Polynésie française, tandis que les côtes du Pérou connaissent d'inhabituelles précipitations provoquant inondations et glissements de terrain. De plus, le poisson déserte les eaux côtières d'Amérique du Sud, les eaux chaudes étant beaucoup plus pauvres en nutriments que les remontées d'eaux froides habituelles.
            Cela correspond à la circulation des jets-streams ci-dessous :

    Qu'est-ce qu'El Nino et la Nina ? (3)

              Alors que "la Nina" est une situation presque normale, les événements "El Niño" apparaissent d'une manière irrégulière, tous les 2 à 7 ans. Ces épisodes débutent en général en milieu d'année et durent de 6 à 18 mois. Ils atteignent leur intensité maximale vers Noël.
              El Nino a été très actif de 1979 à 2009 (notamment en 1982 et 1997), puis il s'est endormi pendant 5 ans de 2010 à 2014, mais s'est réveillé en 2015 et a été particulièrement actif en 2017.

              Nous essaierons de voir, dans le prochain article, les relations entre cette activité et le changement climatique.

     

     

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  •           On verra dans les articles suivants qu'il y a une relations entre les courants océaniques, les courants d'air à haute altitude et l'évolution de la météorologie et du climat.
              Aujourd'hui nous allons voir ce que sont ces courants d'air à haute altitude : les jets-streams.

              Dans chaque hémisphère on distingue trois cellules météorologique : entre équateur et tropiques les cellules de Hadley, vers les pôles les cellules polaires et entre les deux les cellules de Ferrel. (voir schéma ci dessous).

    El Nino et la Nina (2) : les courants à haute altitude (jets streams)

              Dans chaque cellule, l’air chaud s’élève et il se heurte à la stratosphère très froide et donc il se refroidit et va descendre. Cet effet combiné à la rotation de la terre qui exerce une force qui décale les masses d’air, entraîne une rotation des vents dans chaque cellule.

              Mais l’équateur est chauffé par le soleil davantage que les pôles de la Terre. De l’air s’écoule donc de l’équateur vers les pôles.
              Les pressions varient donc d’un endroit à un autre, l’échauffement s’effectuant de jour, la forme et la hauteur des continents ainsi que la météorologie intervenant également, et pour équilibrer ces différences de pression, et entraînés également par la force de Coriolis due à la rotation de la terre, des courants circulent à haute altitude tout autour de la terre, en deux endroits entre les cellules. Ce sont les jets-streams l’un subtropical, l’autre polaire (voir schéma).
              Ces courants jets se situent de 9 à 14 km d’altitude, circulent d’ouest en est et leur vitesse peut atteindre de 200 à 400 km/h. Ils ont plusieurs milliers de kilomètres de longueur, quelques centaines de large et seulement quelques kilomètres d’épaisseur et la vitesse maximale est atteinte au centre de la veine de vent.

              Les courants-jets sont important au plan météorologique, car ils découlent des mouvements d’air verticaux de l’atmosphère. Comme ils sont à la rencontre de masses d’air différentes, ce sont des amorces de dépressions et ils sont donc les lieux de formation des dépressions importantes aux latitudes moyennes.
              Leurs variations vont donc engendrer des perturbations météorologiques.

              Les courants jets ont également un effet sur la dispersion de polluants ou des déchets des éruptions volcaniques, et ils ont une grande importance dans le trafic aérien, retardant ou accélérant le vol des avions, qui tiennent compte de leur position dans les vols transcontinentaux.

              Le courant jet tropical est relativement stable, alors que le corant jet polaire est relativement instable.
              Suivant les saisons, les circonstances et d’autres causes que nous verrons dans les prochains articles, le courant jet polaire peut onduler, soufflant parfois du nord ouest ou du sud ouest selon le schéma ci-dessous. (en haut le courant jet polaire normal et en bas, celui perturbé qui ondule. Sur le schéma B = basses préssions - bleu -, et H = hautes pressions -jaune -).
             Ces décalages entraînent des perturbations météorologiques importantes , voire des modifications du climat.

    El Nino et la Nina (2) : les courants à haute altitude (jets streams)

     

    Nota : les schémas sont e"empruntés à un article de "pour la Science" de 2015

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  •           Dans un de mes dernier articles sur Trump et son attitude sur le changement climatique, j'ai cité "El Nino" et "la Nina" qui sont perturbés par le changement climatique.
              Deux lecteurs me demandent en riant, ce que sont ces deux "gamins".
              Ce sont des courants océaniques. Mais le phénomène est complexe et assez difficile à expliquer. Je vais essayer de le faire le plus simplement possible, mais il me faudra quatre articles, car un seul serait trop indigeste.
              Le premier article, aujourd'hui sur les courants océaniques, le second sur les courants atmosphériques en haute altitude, les "jets-streams", le troisième enfin sur El Nino et la Nina et le quatrième sur l'interaction entre ces deux courants, les jets-streams et le changement climatique.

               Lorsqu'on parle de courants océaniques il faut bien distinguer les courants de surfaces et ceux en profondeur. Il faut aussi considérer que ces courants sont dus, d'une part à l'influence des vents à basse altitude et d'autre part aux différences de température et de salinité de l'eau de mer entre les diverses couches de surface et en profondeur, et que les côtes des terres rencontrées ont une influence sur leur propagation.

               Les courants de surface sont en grande partie  dus aux vents soufflant à basse altitude. Ils sont orientés dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens anti-horaire dans l'hémisphère sud, du fait de la répartition des vents.
              Leur direction est déviée par la force de Coriolis due à la rotation de la terre.
              Les grands courants atmosphériques de vents de surface sont schématisés sur le dessin ci-dessous, la répartition étant symétrique nord/sud, par rapport à l'équateur :

    El Nino et la Nina.(1) : Les courants océaniques         
    La localisation des courants change avec les saisons surtout dans les zones équatoriales.

               Il existe des courants locaux dus à des configurations particulières des cotes, ou aux marées et à la spécificité des vents dominants locaux. Le schéma ci dessous donne une idée de ces courants.El Nino et la Nina.(1) : Les courants océaniques

              Les vents n'ayant plus d'influence après 200 ou 300 mètres de profondeur, ils ne peuvent être les moteurs des circulations océaniques profondes.

              Les courants en profondeurs, assimilables à des rivières souterraines, sont basés sur des différences de température (l'eau froide est plus dense que l'eau chaude) et de salinité (l'eau salée est plus dense que l'eau douce), entre les différentes couches de l'océan.
              Dans les régions polaires l'eau de mer se transforme en glace. Lors de la solidification, les sels sont rejetés, car la glace ne les intègre pas dans sa structure : l'eau liquide s'enrichit en sels et voit sa densité augmenter, ce qui amorce une plongée vers les fonds marins
              Les eaux refroidies et salées plongent au niveau des hautes latitudes (Norvège, Groenland, etc.) et descendent vers le sud, à des profondeurs comprises entre 1 et 3 km.      
              A l’inverse, les eaux froides se réchauffent et se diluent, devient moins salées et remontent dans les zones équatoriales.
              Ce phénomène s'appelle la "circulation thermohaline" des océans. Elle est résumée sur le schéma ci-dessous :

    El Nino et la Nina.(1) : Les courants océaniques

              Alors que la vitesse des courants de surface peut atteindre quelques kilomètres/heure, et que donc ils transportent l’eau pendant environ un an, la vitesse moyenne des eaux en profondeur est très faible, quelques millimètres par seconde de sorte que l’eau met de l’ordre de 500 à 1000 ans à revenir au point de départ (par contre leur largeur est beaucoup plus grande pour transporter le même volume d’eau.).

              Grâce à la capacité thermique de l'eau, l'océan est un énorme réservoir de chaleur. Son inertie thermique étant beaucoup plus importante de celle de l'air, il tempère les changements thermiques saisonniers des masses d'air, qui autrement seraient beaucoup plus importants.
              L'ensoleillement solaire étant réparti de manière inégale sur la Terre, le rôle du courant marin sera donc d'essayer d'égaliser au maximum cette différence  de température de l’atmosphère.     
             Les océans jouent donc un grand rôle dans la régulation du climat mondial, en assurant un transport de chaleur des régions tropicales vers les pôles tout aussi important que l’atmosphère et en régulant et dispersant la chaleur des continents qu’ils bordent et en entretenant l'humidité de l'air (cycle de l'eau).
             Une perturbation importante et durable des courants marins entraine donc une perturbation du climat

     

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