Sciences dessus dessous

Archive de la catégorie ‘Sciences de la Terre’

En faisant un petit ménage post-électoral de mon ordinateur, je suis tombé sur une compilation à moitié faite que j’avais commencée la semaine dernière, dans la foulée du violent séisme survenu au Chili, mais dont la campagne m’avait détourné. Ayant un peu plus de temps maintenant que le vote est passé, j’ai pu finir le travail.

Depuis quelques années, une  question surgit presque systématiquement après un tremblement de terre majeur : est-ce que les séismes les plus durs (magnitude 8 et plus) sont reliés entre eux ? Est-ce que la survenue de l’un peut en déclencher un autres, voire plusieurs, à des mois ou même des années d’intervalle ? Le dernier en date à relayer la question est le New Scientist, la semaine dernière.

On ne dispose d’aucune preuve de cette hypothèse, comme l’article le note (quoique un peu secondairement). Il y a bien des cas où des superséismes en ont provoqué de plus petits peu de temps après, comme le 9,2 qui a frappé Sumatra en 2004 et qui aurait déclenché de petites secousses en Alaska et en Californie quelques temps après, mais le fait que les gros séismes égrènent des répliques le long des failles qu’ils viennent de déranger ne surprendra personne. Ce sont des liens entre les gros tremblements qui sont allégués ici, séismes majeurs qui surviendraient en cascade.

Ce n’est pas une impossibilité, remarquez : les chercheurs cités par le New Scientist gardent la porte ouverte. Mais ils n’ont pas l’air chauds à cette idée non plus et le principal, sinon le seul élément concret qui pourrait en principe militer en cette faveur est le fait la fréquence des grands séismes a à peu près doublé au cours des dernières années. À partir des archives du USGS, en effet, on peut calculer qu’il est survenu en moyenne 0,62 tremblements de terre (mag 8 +) par année de 1950 à l’an 2000, mais que ce chiffre est passé à 1,36 de 2001 à 2013.

Il y a cependant un problème avec cette méthode. Non seulement l’échantillon est mince, mais en plus, et peut-être surtout, n’importe quelle série aléatoire assez longue recèle (ou a de fortes chances de receler) des regroupements par courtes séquences qui peuvent sembler très étonnants si on les isole du reste, mais qui n’en sont pas moins le produit du hasard. Si l’on tire à pile ou face 1000 fois, par exemple, on pourra sans doute isoler une séquence de 20 jets dont, disons, 17 ou 18 seront tombés sur pile. Cela ne voudra pas dire que la pièce de monnaie est faussée, mais simplement qu’on l’a lancée en l’air un grand nombre de fois. Et il est bien possible que nous traversions ce genre de séquence présentement pour les séismes.

En outre, des chercheurs ont fait le calcul récemment dans les PNAS et ont conclu que ce surcroît de grosses secousses n’est pas statistiquement significatif — c’est-à-dire que la probabilité pour qu’il ne soit qu’un artéfact du hasard est trop grande pour que l’on considère qu’il y a «quelque chose là».

AJOUT, 10 avril : Des pépins techniques empêchaient les blogueurs de lapresse.ca d’inclure des images au cours des deux derniers jours. Comme ils sont maintenant réglés, je peux vous montrer le graphique de fréquences annuelles des «mag8+» que j’avais fait pour ce billet. Le voici, qui a priori a toutes les allures d’une série aléatoire.

Données : USGS

Données : USGS

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Mardi 11 février 2014 | Mise en ligne à 11h04 | Commenter Commentaires (18)

Un nouvel El Nino en 2014 ?

Le fameux El Nino, l’enfant terrible de la météo, aurait 3 chance sur 4 de nous faire une petite visite d’ici la fin de 2014, d’après un article paru hier dans les Proceedings of the National Academy of Sciences qui propose une nouvelle méthode pour prédire un an à l’avance sa survenue.

En temps normal, des vents forts et constants nommés alizés soufflent d’est en ouest sur le Pacifique, le long de l’équateur. Les alizés poussent ainsi les eaux chaudes de la surface vers l’Asie du sud-est et l’Australie, au point même d’ajouter là-bas une cinquantaine de centimètres au niveau de la mer (voir ici). L’eau cherchant toujours spontanément à se «mettre au niveau», mais ne pouvant pas le faire par la surface à cause des vents, le tout provoque une remontée des eaux froides des profondeurs au large de l’Amérique du Sud.

Cependant, tous les 2 à 7 ans, les alizés cessent de balayer le Pacifique, ou alors le font beaucoup moins fort. Les remontées d’eau froide s’arrêtent du même coup, et dans une vaste zone du Pacifique où l’on trouve habituellement de l’eau froide, une énorme masse d’eau chaude se forme assez rapidement. À elle seule, celle-ci a un effet mesurable à court terme sur la température de la Terre — l’année-record de 1998 était d’ailleurs une année El Nino particulièrement forte —, mais chamboule aussi sur les patrons de circulation de l’air et de précipitations à l’échelle globale. Le phénomène est associé à toutes sortes de manifestations météorologiques extrêmes, d’où l’intérêt des savants et des gouvernements pour un modèle qui permettrait de le prédire.

Cependant, bien qu’El Nino soit une oscillation plusieurs fois millénaire, il semble n’avoir jamais vraiment quitté son «terrible two» et demeure très difficile à anticiper. Ses «crises» commencent généralement à se développer quelque part entre avril et juin, et l’on a beaucoup de peine à prévoir quelques mois à l’avance ce qui se passera dans le Pacifique à ce moment de l’année — les chercheurs dans le domaine appellent même cela la «barrière du printemps». Même en intégrant toutes les données disponibles de température des eaux, de l’air et tutti quanti, on ne parvient pas à voir plus de 6 mois devant nous.

Dans les PNAS d’hier, le chercheur de l’Institut de recherche sur le climat de Potsdam Hans Joachim Schellnhuber et son équipe proposent une nouvelle approche étonnamment simple. Au lieu de harnacher des montagnes de variables, ils ont simplement constaté que, environ un an avant un épisode d’El Nino, la température du Pacifique a tendance à se «synchroniser», c’est-à-dire que la température de l’ensemble des régions de cet océan pourtant immense se met à «bouger» de manière plus cohérente que d’habitude. Ainsi, en prenant la température de l’air en 14 points le long de l’équateur dans l’est du Pacifique (soit la région où El Nino se manifeste) et en 193 points de l’océan entre –30° et 30° de latitude, les chercheurs ont pu mesurer la force de cette synchronisation. Ils ont aussi établi un «seuil de synchro» qui, 3 fois sur 4, est dépassé un an avant un nouvel épisode — et qui permet aussi de prédire, lorsqu’il n’est pas dépassé, 86 % des années sans El Nino. C’est du moins ce qu’ils ont trouvé en «testant» leur outil sur les données historiques de 1981 à 2011.

Et comme ledit seuil a été franchi en septembre dernier, on aurait 75 % de chance d’avoir un nouvel El Nino d’ici la fin de 2014. Si, bien sûr, leur méthode s’avère bonne, ce qui n’est pas encore prouvé, admettent d’eux-même M. Schellnhuber et al. Il faut donc prendre cette histoire avec un bon grain de sel.

D’abord, il y a un petit côté «apprenti sorcier» dans ces prédictions, car on ignore complètement ce qui cause cette synchronisation de la température au-dessus du Pacifique. On ne sait donc pas comment expliquer le lien entre cette synchro et El Nino, si lien il y a. Et puis, 30 ans de données, ce n’est pas une série particulièrement longue.

«Nous sommes conscients des risques pour nos réputations liés à notre annonce, mais il demeure que formuler des hypothèses falsifiables est au coeur de la démarche scientifique. Si notre prédiction s’avère correcte, cela sera une avancée majeure», écrivent les auteurs — auxquels, disons-le, on ne pourra certainement pas reprocher de ne pas se mettre la tête du sur billot pour la science.

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Mardi 21 janvier 2014 | Mise en ligne à 15h38 | Commenter Commentaires (27)

L’année où l’hiver a avalé l’été

Les histoires de science se lisent souvent, littéralement, comme des romans policiers, parce les scientifiques et les enquêteurs font essentiellement une seule et même chose — chercher des réponses par des raisonnements et des méthodes plus ou moins systématiques. Et ce papier qui vient de paraître dans le New Scientist en est une captivante démonstration.

L’année 536 fut l’une des plus éprouvantes de l’histoire de l’humanité. Vraiment, à ranger dans le même coffre noir au fond de la même cave condamnée que la Peste noire et le choc microbien qui a décimé les Amérindiens. Cette année-là, il n’y a tout simplement pas eu d’été. Des récits écrits d’un peu partout dans le monde, de la Chine jusqu’en Amérique centrale en passant par la Méditerranée et l’Irlande, relatent qu’en 535 ou 536 (les dates varient très peu), le Soleil et la Lune se sont soudainement faits moins brillants. Les anneaux de croissance des arbres de l’époque, toujours aux quatre coins du monde, montrent également que cette année-là fut très, très dure pour les végétaux. Des famines ont été rapportées un peu partout, déclenchant nombre de crises politiques — encore qu’il est toujours hasardeux d’imputer ce genre d’événements à des facteurs climatiques.

Bref, il s’est passé «quelque chose» vers 535-536, mais on ne sait pas trop quoi. D’emblée, dès les années 1980, on a soupçonné une éruption volcanique majeure, puisque il est bien connu que les gigantesques quantités de cendres rejetées lors d’un tel cataclysme peuvent bloquer partiellement la lumière du Soleil au point de refroidir temporairement le climat terrestre. Par exemple, l’été qui a suivi l’éruption du Krakatoa en 1883, dans ce qui est maintenant l’Indonésie, a été particulièrement frais ; et plus près de nous, l’éruption du Pinatubo (Philippines) en 1991 a retranché jusqu’à environ 0,3°C à la température moyenne mondiale pendant un an ou deux. Mais dans le cas de l’an 535, l’analyse de carottes de glace provenant de divers glacier — et qui donnent une idée de la composition de l’atmosphère dans le passé — n’a dans un premier temps rien montré de concluant. Et puis, pour bien embrouiller les choses, les anneaux de croissance des arbres montrent que l’épisode de froid s’est prolongé pendant environ une décennie, ce qui est trop long pour avoir été causé par une éruption unique.

Alors… alors quoi ? À mesure que se sont affinées les techniques de détection, on a fini par déceler des traces (qui peuvent être très subtiles, apparemment) d’une énorme éruption survenue vers 535, possiblement en Amérique centrale, qui aurait craché environ 84 km3 de cendre — ce qui en ferait la sixième éruption en importance des 10 000 dernières années. On en a trouvé le «signal» dans des carottes glaciaires provenant d’Antarctique et du Groenland, ce qui nous donne un bon candidat pour l’«année sans été» de 536. Mais après, que s’est-il passé pour le refroidissement dure 10 ans de plus ?

Une première hypothèse veut que l’éruption d’Amérique centrale n’ait pas été la seule, qu’un autre cataclysme du même genre ait suivi peu après. Et le signal sulfureux d’une autre éruption a été trouvé dans les glaces pour l’an 540, mais l’événement n’a eu qu’environ 15 % de l’envergure du premier, ce qui en fait une explication peu plausible.

Or un peu par hasard, des chercheurs qui ne s’intéressaient pas, au départ, à cet épisode historique ont trouvé l’an dernier de bien drôles de choses dans les glaces du Groenland, en plein aux profondeurs correspondant aux années 530-40. D’abord, des «sphérules», soit des solides qui ont déjà été suffisamment chauds pour fondre et former de petites gouttelettes sphériques, forme dans laquelle ils se sont ensuite figés. Ces sphérules étaient riches en nickel, ce qui suggère une origine spatiale, et riches en étain, ce qui est caractéristique de certaines comètes. Ensuite, les chercheurs ont aussi trouvé dans cette glace des microorganismes qui vivent uniquement dans les océans tropicaux, ce qui n’est évidemment pas banal.

Et comme il s’adonne justement que la comète de Halley est passée particulièrement proche du Soleil en 530, il devient tentant de relier les points : la comète aurait alors laissé de plus grandes quantités de poussière que d’habitude dans l’atmosphère terrestre, bloquant les rayons du Soleil. Il est aussi possible qu’un ou plusieurs gros morceaux de la comète se soient détachés et aient fini par percuter la Terre, en plein dans l’océan, proche de l’équateur, ce qui expliquerait la «visite» de microbes tropicaux au Groenland.

Bref, nous aurions eu droit à un sinistre mélange de cendres volcaniques et/ou de poussière de comète et/ou d’impact météoritique. Ce ne sont là bien sûr que des hypothèses, mais ce sont les meilleures que nous ayons pour l’instant — et n’est-il pas passionnant de spéculer sur l’identité de l’«assassin» ?

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