Reconstruction des conditions océaniques de surface et de la productivité en Péninsule Antarctique au cours de l'Holocène et du réchauffement récent PDF Download
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Author: Loïc Barbara
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Durant les dernières décennies, la Péninsule Antarctique a été identifiée comme étant la région où le réchauffement récent est le plus marqué dans l'Hémisphère Sud. Cependant, au-delà de la période instrumentale, la variabilité climatique Holocène de cette partie du globe est en grande partie inconnue. Cette absence de données limite notre capacité à évaluer les l'amplitude des changements actuels dans le contexte de la variabilité historique ainsi que les mécanismes de forçage sous-jacents. Nous avons ainsi ciblé nos analyses sur des enregistrements sédimentaires prélevés à l'Est et à l'Ouest de la Péninsule Antarctique, avec pour objectif d'étendre les connaissances spatiales et temporelles des conditions de l'océan de surfaces dans ce secteur de l'Antarctique au cours du dernier siècle, du dernier millénaire ainsi que durant l'Holocène. La méthodologie de cette thèse est basée sur une comparaison multi-proxies qui inclut, comme outils principaux, les assemblages des diatomées et les biomarqueurs spécifiques de diatomées (HBIs). Nous avons pu ainsi documenter la réponse régionale environnementale aux variations climatiques à différentes échelles de temps, et définir les mécanismes forçant sur la variabilité des conditions d'océan de surface ainsi que la formation du couvert de banquise en Péninsule Antarctique. La comparaison de nos enregistrements avec des données issues des carottes de glace, a permis de mettre en évidence le rôle important des changements d'intensité des cellules atmosphériques sur la dynamique de la circulation océanique, la durée du cycle saisonnier de banquise et la productivité siliceuse.
Author: Loïc Barbara
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Durant les dernières décennies, la Péninsule Antarctique a été identifiée comme étant la région où le réchauffement récent est le plus marqué dans l'Hémisphère Sud. Cependant, au-delà de la période instrumentale, la variabilité climatique Holocène de cette partie du globe est en grande partie inconnue. Cette absence de données limite notre capacité à évaluer les l'amplitude des changements actuels dans le contexte de la variabilité historique ainsi que les mécanismes de forçage sous-jacents. Nous avons ainsi ciblé nos analyses sur des enregistrements sédimentaires prélevés à l'Est et à l'Ouest de la Péninsule Antarctique, avec pour objectif d'étendre les connaissances spatiales et temporelles des conditions de l'océan de surfaces dans ce secteur de l'Antarctique au cours du dernier siècle, du dernier millénaire ainsi que durant l'Holocène. La méthodologie de cette thèse est basée sur une comparaison multi-proxies qui inclut, comme outils principaux, les assemblages des diatomées et les biomarqueurs spécifiques de diatomées (HBIs). Nous avons pu ainsi documenter la réponse régionale environnementale aux variations climatiques à différentes échelles de temps, et définir les mécanismes forçant sur la variabilité des conditions d'océan de surface ainsi que la formation du couvert de banquise en Péninsule Antarctique. La comparaison de nos enregistrements avec des données issues des carottes de glace, a permis de mettre en évidence le rôle important des changements d'intensité des cellules atmosphériques sur la dynamique de la circulation océanique, la durée du cycle saisonnier de banquise et la productivité siliceuse.
Author: Philippine Campagne
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La banquise Antarctique joue un rôle important sur les flux de chaleur et les échanges de gaz à l'interface océan-atmosphère, sur la circulation océanique globale, sur l'albédo et la productivité primaire de l'Océan Austral. Cependant, du fait de son éloignement et d'un climat extrême, cette région reste à ce jour encore peu étudiés, et représente un verrou pour les modèles prédictifs du climat. De plus, de récentes observations ont montré que le continent Antarctique présente des tendances régionales, dont les causes et les mécanismes sont encore mal compris. Les reconstructions paléoclimatiques de températures tendent à montrer que ces disparités régionales ont également caractérisé la période Holocène. L'Holocène tardif représente la période sur laquelle le réchauffement récent se produit et est également caractérisée par des variations climatiques rapides généralement de plus faibles amplitudes. Afin de mieux évaluer ces changements, l'étude fine des conditions environnementales passées en Antarctique au cours de l'Holocène tardif est essentielle afin d'isoler la part de variabilité climatique naturelle de la part anthropique. Bien qu'un vaste réseau de carottes de glace en Antarctique constitue une base d'informations robuste sur la variabilité atmosphérique passée dans l'Hémisphère Sud, l'étude des conditions paléocéanographiques est contrainte dans la région par le nombre limité d'enregistrements sédimentaires marins,et qui de plus, tendent à être de faible résolution, trop courts ou discontinus. Notre étude porte sur la zone marginale du plateau de la Terre Adélie-Georges V en Antarctique de l'Est, qui a reçu peu d'attention jusqu'à présent, malgré la présence de séquences sédimentaires très épaisses et laminées, permettant la reconstruction fine des variations climatiques passées. Nos travaux ont été réalisés à partir de plusieurs enregistrements sédimentaires marins, couvrant la période instrumentale et jusqu'aux deux derniers millénaires. Nos résultats montrent que les assemblages de diatomées, les biomarqueurs spécifiques des diatomées, ainsi que de la géochimie élémentaire du sédiment traduisent efficacement des variations océanographiques et climatiques locales et aussi régionales à l'échelle interannuelle à centennale. La dynamique couplée océan-atmosphère en lien avec les modes climatiques principaux de l'Hémisphère Sud, ainsi que la dynamique glaciaire constituent les mécanismes de forçage majeurs des changements du couvert de banquise au court de l'Holocène tardif.
Author: Omnain Francis Kutos Yriza
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« La composition minéralogique (fractions brute et argileuse) et géochimique, ainsi que les assemblages de kystes de dinoflagellés (dinokystes) ont été étudiés afin de reconstituer les apports détritiques et d’estimer les conditions des masses d’eau de surface liés à la variabilité hydroclimatique de l'Holocène récent au cours des derniers 2000 ans. Dans ce contexte, une carotte à boîte et une à gravité ont été prélevées sur le talus du Mackenzie (mer de Beaufort, Arctique canadien) et combinées en une séquence composite (AMD0214-03: 03CS). Quatre principales zones géochimiques et de dinokystes ont été déterminées sur la base d'une analyse de regroupement hiérarchique: La Zone I (2700 – 2000 cal yr BP) montre une granulométrie et des valeurs de l’ensemble des éléments géochimiques relativement constantes. Cette zone est dominée par des espèces autotrophes (kyste de Pentapharsodinium dalei et Operculodinium centrocarpum), de palynomorphes d’eau douce et pré-quaternaires. Les valeurs élevées de flux de dinokystes et de réseaux organiques de foraminifères suggèrent des productivités primaires et benthiques élevées, alors que les palynomorphes d’eau douce et pré-quaternaires suggèrent des apports importants d’eau douce en provenance du fleuve Mackenzie. Les rapports minéralogiques élevés de illite/K-feldspath+plagioclase (I/Fsp) et bas de smectite+vermiculite/illite (S+V/I) suggèrent une provenance de sédiments du nord du bassin du fleuve Mackenzie en raison de fortes précipitations septentrionales, ce qui correspond à une configuration négative de l’oscillation décennale du Pacifique (ODP-) et à une faible dépression des Aléoutienne-ouest. La ODP- ainsi que la configuration positive de l’oscillation arctique (OA+; affaiblissement du gyre de Beaufort) au cours de cette période suggèrent également une augmentation des apports d’eau du Pacifique Nord (riche en nutriments); La Zone II (2000 – 200 cal yr BP) montre une diminution du taux de sédimentation (de 53 à 23 cm/ka), du flux des dinokystes ainsi que de l’ensemble des palynomorphes, ce qui suggère des conditions climatiques plus sèches en lien avec une diminution de la décharge du fleuve Mackenzie, ainsi qu’une productivité primaire diminuée. Les rapports I/Fsp et S+V/I indiquent une augmentation progressive des feldspaths et des smectites-vermiculites (minéraux caractéristiques du sud du bassin du fleuve Mackenzie). De plus, cette zone montre une diminution graduelle des espèces autotrophes vers la dominance des hétérotrophes qui devient plus marquée (productivité primaire possiblement dominée par des diatomées) dans une période qui correspond au début de l’Optimum climatique médiéval (OCM: ~ AD 800 – 1525) jusqu’à la fin du Petit âge glaciaire (PAG : ~ AD 1525 – 1865). L’OCM et le PAG sont marqués par l’augmentation de l’abondance relative de Spiniferites elongatus/frigidus (conditions relativement plus douces) et d’Islandinium minutum s.l. (conditions relativement plus froides), respectivement. Ces résultats sont en accord avec un signal plus faible de l’OA (gyre de Beaufort renforcé) et d’un changement d’une phase ODP- (faible dépression des Aléoutiennes-ouest) à une phase ODP+ (forte dépression des Aléoutiennes-est) qui correspond à une diminution des précipitations au nord du Pacifique. Par contre, la Zone III (AD 1800 – 1950) montre une augmentation du Ts (jusqu’à 167 cm/ka), de certains rapports élémentaires (ex., Al/Ca, As/Al et Fe/Al) et minéralogiques (Argiles/Dol, I/Fsp et illite/kaolinite+chlorite) et une diminution du rapport S+V/I, ce qui indique une forte augmentation des apports sédimentaires du bassin nord du fleuve Mackenzie par rapport au bassin sud. Cependant, les valeurs relativement élevées en smectite et vermiculite (S+V/I) à la base de cette zone indiquent aussi une certaine contribution du bassin sud. Ceci est probablement contrôlé par une configuration ODP+ (forte dépression des Aléoutiennes-est), ce qui implique un transport d’humidité plus important vers le nord-ouest du continent nord-américain et à une augmentation des précipitations au sud du bassin du fleuve Mackenzie. Cette augmentation d’apport d’eau douce est également marquée par l’augmentation des flux de palynomorphes d’eau douce et pré-quaternaires. On y observe la co-dominance de taxons autotrophes et hétérotrophes. Finalement, la Zone IV (AD 1950 – moderne) est caractérisée par un taux de sédimentation élevé (143 cm/ka) et une augmentation de la taille des grains (2,7 à 4,1μm). Les espèces autotrophes (Operculodinium centrocarpum et kyste de Pentapharsodinium dalei) et les conditions oxiques (augmentation de Fe-oxides) dominent. Les variations dans l’intensité des apports sédimentaires et d’eau douce du fleuve Mackenzie, ainsi que l’arrivée de masses d’eau en provenance du Pacifique sur le talus du Mackenzie, sont probablement dues au changement des modes de variabilité climatique du Pacifique. Ceci est semblable aux mécanismes actuels selon lesquels l’OA et l’ODP contrôlent la plupart des précipitations dans les bassins versants du fleuve Mackenzie et l’advection des eaux du Pacifique vers l’océan Arctique. -- Mot(s) clé(s) en français : Holocène récent; secteur canadien de la mer de Beaufort; talus du Mackenzie; Kystes de dinoflagellés; Minéralogie totale et des argiles; Géochimie élémentaire; Oscillation décennale du Pacifique; Oscillation Arctique; Dépression des Aléoutiennes. »--
Author: Simon Waly Faye
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« La circulation atmosphérique dans l'hémisphère Sud est principalement contrôlée par les forts vents de la ceinture des vents d’ouest. Ces vents ont une influence considérable sur la circulation océanique dans l’Atlantique Sud et le Pacifique Sud. La Patagonie est la seule masse continentale qui intercepte l’essentiel des vents d’ouest et représente donc une région clé pour l’étude des variations passées de ces vents. Cependant, l’étude sur la dynamique de ces vents fait l’objet de discussion dans la littérature scientifique. En outre, la majeure partie de ces études en lien avec les conditions océaniques dans le Pacifique Sud est localisée dans la partie ouest de la Patagonie. Par contre, la variation passée de ces vents en relation avec les conditions océaniques dans l’Atlantique Sud reste faiblement documentée. Sous cet angle, 52 échantillons de surface et 3 carottes sédimentaires prélevés dans le golfe de San Jorge (GSJ), situé dans l’Atlantique Sud-Ouest, ont été étudiés dans cette thèse. L’objectif était de mieux saisir les interactions entre le climat actuel et passé, la végétation et les conditions océaniques dans l’Atlantique Sud. Dans le chapitre 1, la distribution spatiale des assemblages modernes de kystes de dinoflagellés à partir des échantillons de surface a permis d’établir une base de données de référence pour les interprétations paléocéanographiques en identifiant les assemblages qui reflètent les conditions modernes de surface dans le golfe. À partir des résultats, deux assemblages ont été identifiés. Le premier assemblage est situé dans le GSJ alors que le second assemblage est localisé au large du GSJ. Les assemblages de kystes de dinoflagellés sont dominés par les taxons autotrophes avec une forte présence de taxons hétérotrophes au nord et au large du GSJ. La distribution des kystes de dinoflagellés semble être contrôlée par l’upwelling au large, la présence de proies (e.g. les diatomées) et la productivité primaire. Dans le Chapitre 2, les patrons de dispersion moderne du pollen et des spores ont été caractérisés en relation avec les provinces phytogéographiques adjacentes au golfe à partir des échantillons de surface. Les résultats ont permis également d’établir une base de données moderne pour décrire l’histoire de la végétation et de décrire les flux d’apports éoliens afin d’identifier des indicateurs pour étudier les variations passées des vents d’ouest. Les résultats attestent que la distribution pollinique reflète la végétation adjacente au GSJ et ainsi démontrent la validité des études polliniques dans la zone d’étude. Dans les sédiments, nous avons retrouvé le pollen de Nothofagus et de Podocarpus transportés sur une longue distance (~350 km) par les vents d’ouest vers le GSJ. L’abondance de ces taxons dans les sédiments du golfe a été identifiée comme un excellent traceur pour décrire la dynamique passée des vents d’ouest. Dans le chapitre 3, les assemblages fossiles de pollen & spores et de kystes de dinoflagellés préservés dans 3 séquences sédimentaires dans le GSJ ont permis de documenter l’histoire de la végétation, de retracer la migration latitudinale de la ceinture des vents d’ouest dominants en relation avec les conditions océaniques dans le golfe durant le Pléistocène supérieur et l’Holocène. Les résultats des chapitres précédents ont été utilisés comme bases de données modernes dans l’interprétation des archives sédimentaires. Les assemblages sporo-polliniques fossiles et de kystes de dinoflagellés combinés aux données sédimentologiques, géochronologiques (AMS-14C) suggèrent des conditions arides et un environnement subaérien probablement lagunaire avant 14 000 cal BP dans le GSJ. Cette période est suivie d’une immersion du golfe et d’une transition vers des conditions semi-arides sur le continent marquées par le développement de la steppe patagonienne. L’indice P:D (indicateur des apports continentaux) et les flux de pollen de Nothofagus dans le GSJ ont été identifiés comme des indicateurs de l’intensité des vents d’ouest. Les résultats suggèrent une position nord des vents d’ouest au cours du Pléistocène supérieur, puis une migration sud durant l’Holocène inférieur suivi d’une migration progressive vers le nord durant le reste de l’Holocène. Cette migration progressive est marquée par une intensification des vents d’ouest au centre de la Patagonie à la fin l’Holocène inférieur jusqu’à l’Holocène moyen entrainant une augmentation de la productivité dans le GSJ en raison de la fertilisation du golfe par les flux terrigènes. -- Mot(s) clé(s) en français : Ceinture des vents d’ouest, distribution pollinique, kystes de dinoflagelés, Patagonie, plateau continental argentin. »--
Author: Myriam Caron
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« Ce projet de thèse a eu pour but d’étudier la variabilité paléoenvironnementale du nord-est de la baie de Baffin et du détroit de Nares au cours de l’Holocène. Pour parvenir à cela, trois carottes sédimentaires ont été collectées sur le plateau continental nord-ouest groenlandais (AMD14-204 et AMD14-210) et dans le bassin de Kane (AMD14-Kane2B). Le premier objectif de la thèse a donc été d’établir une chronostratigraphie fiable pour les trois carottes de sédiment. Cependant, la datation par les moyens traditionnels (p. ex., radiocarbone) peut se révéler ardu dans les régions de hautes-latitudes, entre autres à cause d’une forte dissolution des carbonates, et c’est pourquoi une méthode de datation complémentaire a été utilisée : le paléomagnétisme. Ainsi, les variations séculaires de l’orientation (inclinaison et déclinaison) et de la paléointensité relative du champ magnétique terrestre ont été analysées pour les trois carottes sédimentaires. Par la suite, les comparaisons de ces variations paléomagnétiques séculaires avec d’autres enregistrements régionaux et un modèle géomagnétique ont permis de déterminer des marqueurs chronostratigraphiques (tie-points). En complément de la datation radiocarbone (14C), ces marqueurs ont finalement permis de réaliser des modèles d’âges fiables pour les trois carottes sédimentaires de cette étude, servant ainsi de base pour le reste du projet. La chronostratigraphie établie pour les trois carottes sédimentaires a confirmé qu’elles couvraient bien la majeure partie de l’Holocène (base des carottes AMD14-204, AMD14-210 et AMD14-Kane2B respectivement à 9.1, ~9.5 et 9.0 cal ka BP). Les résultats de ce premier chapitre, associés à des analyses de la lithologie et des propriétés physiques du sédiment ont permis de mettre en évidence des variations correspondant à l’établissement des conditions postglaciaire après la fin de la dernière déglaciation. La seconde partie du projet de recherche s’est concentrée sur l’évolution des conditions océaniques de surface pour les deux zones d’études (NE baie de Baffin et détroit de Nares) au cours de l’Holocène, en se basant sur des assemblages de kystes de dinoflagellés (dinokystes). La technique des analogues modernes, qui permet de déterminer les propriétés de la colonne d’eau d’une période donnée en se basant sur les assemblages de dinokystes et sur une base de données, a été utilisée afin de reconstituer les conditions de surface de l’eau pour les deux zones d’étude. Ainsi, les résultats ont révélé des changements importants dans les assemblages de dinokystes, associés à des variations des conditions de surface de l’eau (température, salinité, couvert de glace, productivité). Ces variations correspondent aux trois périodes climatiques majeures de l’Holocène : la fin de la déglaciation, le maximum thermal de l’Holocène et la Néoglaciation. De plus, les résultats ont confirmé une asynchronie apparente dans la mise en place des conditions plus chaudes liées au maximum thermal de l’Holocène, se produisant plus tôt dans la région du bassin de Kane (~8,0/7,0 cal ka BP) que dans le nord-est de la baie de Baffin (~7,5/5,5 cal ka BP). Finalement, dans une troisième partie, les propriétés minéralogiques et géochimiques du sédiment ont été analysées dans les trois carottes sédimentaires afin de déterminer les variations de la provenance et des processus de transport du sédiment détritique. L’utilisation du programme SedUnMixMC a permis de distinguer les différentes sources de sédiment à partir des assemblages minéralogiques. Les résultats ont montré des changements dans la dynamique sédimentaire qui sont associés au retrait des glaciers des calottes glaciaires du Groenland et Innuitienne, et à des variations océanographiques liées au courant ouest groenlandais circulant dans le nord-est de la baie de Baffin, et à l’eau Arctique entrant par le détroit de Nares. Ensemble, les résultats des trois chapitres combinés ont montré qu’au début de l’Holocène, les régions du nord-est de la baie de Baffin et le détroit de Nares ont fortement été influencées par le retrait glaciaire associé à la fin de la déglaciation. Avec le maximum thermal de l’Holocène, les conditions de surface de l’eau (plus chaudes), ainsi que la dynamique sédimentaire se sont progressivement stabilisées, en lien avec une intensification progressive du courant ouest groenlandais et la mise en place de conditions de sédimentation éloignées des marges glaciaires. -- Mots clés : Baie de Baffin ; Holocène ; marge nord-ouest groenlandaise ; détroit de Nares ; Paléoclimatologie ; Paléocéanographie. »--
Author: Scott Braddock
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Category : Bivalves, Fossil
Languages : en
Pages : 216
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Author: Mélanie Carel
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La marge sud-chilienne constitue la seule masse continentale de l'hémisphère sud qui intercepte l'intégralité de la ceinture des vents d'ouest (SWW), en interaction avec la circulation océanique. Elle occupe donc une position stratégique pour les reconstructions paléoclimatiques et a fait l'objet d'une attention croissante ces dernières décennies. Dans le contexte des hautes latitudes sud de la marge chilienne, les objectifs de cette thèse se sont portés sur (1) l'établissement d'une chronostratigraphie précise basée sur des datations radiocarbone et la téphrochronologie et (2) sur la reconstruction de la dynamique de la calotte nord-Patagonienne en lien direct avec le régime des précipitations, les températures et/ou la dynamique interne des glaciers sur les derniers 22 ka BP à partir de l'étude d'un enregistrement marin à ultra haute résolution et à fort taux de sédimentation, collecté au large de la péninsule de Taitao (~46°S). Basé sur un modèle d'âge robuste par des datations radiocarbone associées à une étude téphrochronologique, l'enregistrement marin MD07-3088 permet une couverture temporelle large depuis le dernier maximum glaciaire, la déglaciation et l'Holocène. Plusieurs traceurs (minéralogie des argiles, granulométrie, géochimie inorganique) ont été utilisés afin de retracer la variabilité des sources et les fluctuations de la calotte nord patagonienne. Couplée aux paléoreconstructions des températures des eaux de surface et de la variabilité des proportions polliniques, cette étude a permis de retracer les variations dans le régime des précipitations et les interconnections entre les réservoirs océaniques et atmosphériques. Les résultats ont montré qu'au cours du DMG (22-18 ka BP), les températures globalement plus froides semblent contrôler les apports terrigènes en provenance de la chaine côtière proximale et la dynamique des glaciers. Lors de la déglaciation (18-11,5 ka BP), les conditions globalement plus chaudes marquent un changement radical dans la source des apports détritiques, avec une dominance de la cordillère andéenne distale. Cet intervalle est ponctué par 3 évènements de refroidissement, dont l'ACR (14,3-12,7 ka BP) pendant lesquels un regain de l'activité glaciaire est enregistré. Au cours de cet intervalle, l'expansion des tourbières Magellanes suggère des conditions climatiques plus froides et très humides résultant de la migration progressive vers le nord des Westerlies. L'Holocène Inférieur (11,5-8 ka BP) se caractérise par des conditions similaires à celles de la déglaciation avec la présence d'un événement plus grossier témoignant soit de l'influence de la légère baisse des températures (~2°C), soit d'un rôle plus important de la dynamique interne des glaciers. L'Holocène Moyen (8-3 ka BP) est illustré par la mise en place de la phase de Néoglaciation qui se traduit par un déplacement vers le nord de la cellule des vents d'ouest caractérisé par des forts apports de précipitations dans notre zone d'étude bien que peu de variations soient enregistrées dans les estimations des SST. Enfin, la faible variation des SST et la légère augmentation des précipitations enregistrées au cours de l'Holocène Inférieur (3 ka BP à l'actuel) témoignent d'un retour de la cellule des vents à une position similaire à l'actuel.
Author: FRANCOISE.. VIMEUX
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Languages : fr
Pages : 247
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LES CALOTTES POLAIRES CONSTITUENT DE PRECIEUSES ARCHIVES CONCERNANT L'HISTOIRE DE NOTRE ATMOSPHERE. LES VARIATIONS ISOTOPIQUES DU DEUTERIUM ET DE L'OXYGENE 18 DES PRECIPITATIONS NEIGEUSES, QUI SE SONT ACCUMULEES POUR FORMER CES CALOTTES, SONT DE BONS TRACEURS DES CHANGEMENTS DE LA TEMPERATURE ATMOSPHERIQUE ET DES VARIATIONS DU CYCLE HYDROLOGIQUE. L'ANALYSE CONJOINTE DES VARIATIONS ISOTOPIQUES DU DEUTERIUM ET DE L'OXYGENE 18 PERMET DE CALCULER L'EXCES EN DEUTERIUM (COMBINAISON LINEAIRE DES DEUX ISOTOPES) ET DE RECONSTRUIRE AINSI L'HISTOIRE DES CONDITIONS METEOROLOGIQUES QUI REGNENT LORS DE L'EVAPORATION DE LA SURFACE DE L'OCEAN AU COURS DE LA FORMATION DE LA MASSE D'AIR : TEMPERATURE DE SURFACE DE L'OCEAN ET HUMIDITE RELATIVE. LA RECONSTRUCTION DU PROFIL D'EXCES EN DEUTERIUM SUR LES 400 000 DERNIERES ANNEES A PARTIR DE LA GLACE DU FORAGE DE VOSTOK, EN ANTARCTIQUE DE L'EST, A MONTRE QUE L'ORIGINE DES PRECIPITATIONS REPOND AUX VARIATIONS DU GRADIENT LATITUDINAL D'INSOLATION MOYENNE ANNUELLE ENTRE LES HAUTES ET BASSES LATITUDES DEPUIS 250 000 ANS. AU-DELA DE CETTE PERIODE, LE PROFIL MONTRE UNE RUPTURE QUI PEUT TROUVER SON ORIGINE SOIT DANS UN CHANGEMENT DU CYCLE HYDROLOGIQUE DE L'HEMISPHERE SUD A CETTE PERIODE, SOIT DANS UN CHANGEMENT D'ORIGINE DE LA GLACE A PARTIR D'UNE CERTAINE PROFONDEUR DANS LA CAROTTE (DU A L'ECOULEMENT DE LA GLACE). LA COMPARAISON DE QUATRE PROFILS D'EXCES EN DEUTERIUM SUR LES 10 000 DERNIERES ANNEES EN ANTARCTIQUE DE L'EST (VOSTOK, DOME C, DOME B ET TAYLOR DOME) A MIS EN EVIDENCE LE CARACTERE SYNOPTIQUE DE L'EXCES EN DEUTERIUM QUI SEMBLE REPONDRE AUSSI AU GRADIENT D'INSOLATION SUR CETTE ECHELLE DE TEMPS. SELON NOTRE INTERPRETATION, LES RESULTATS METTENT EN EVIDENCE UNE AUGMENTATION DE LA CONTRIBUTION
Author: Michel Colonna
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L'étude sédimentologique et géochimique (datations U-Th, isotopes stables du carbone et de l'oxygène) (i) de forages carottés réalisés sur les récifs actuels de La Réunion, de l'île Maurice et de Mayotte, (ii) de prélèvements par submersible sur les pentes récifales profondes de Mayotte et (iii) d'échantillons provenant des récifs et terrasses soulevées des Seychelles granitiques (Mahé) et de l'atoll d'Aldabra, permet la reconstitution des variations du niveau marin et des paramètres paléoclimatiques et paléocéanographiques au cours du dernier cycle climatique (0-140 000 ans B.P.) dans la partie sud-occidentale de l'océan Indien. L'Holocène (0-10 000 ans B.P.), qui enregistre la phase terminale de déglaciation, est successivement caractérisé par une remontée rapide du niveau marin (0,25 à 0,28 cm/an) entre 9000 et 7000 ans B.P., puis d'une phase au cours de laquelle la température des eaux de surface augmente progressivement, le niveau marin se stabilisant à sa cote actuelle entre 3000 et 2000 ans B.P. Au cours de chacune de ces phases, les corrélations entre les données isotopiques font apparaître un gradient latitudinal des teneurs en 13C (de l'ordre de 0,8% entre 20°S et 4°S) que l'on peut relier à la répartition de l'énergie solaire, alors que l'identité des teneurs en 18 O suggère une valeur régionale de la température des eaux de surface. Ces différentes phases de la transgression holocène induisent des stratégies de croissance récifale différentes ("catch-up", puis "keep-up" dans le cas de l'île Maurice ; "keep-up" dans le cas de La Réunion) caractérisée par des signatures isotopiques distinctes. La dernière glaciation est nettement enregistrée par les coraux dès 28 000 ans B.P. et se traduit par l'établissement à -150 m d'un bas niveau marin vers 18 400 ans B.P. au cours d'un épisode très bref (500 ans au maximum). Les données isotopiques témoignent d'une chute de la température des eaux de surface de 7 à 8°C par rapport à la période pré-glaciaire. Le phénomène de déglaciation est caractérisé par une remontée très rapide du niveau marin (1 cm-1 en moyenne) avec de brefs apports d'eaux polaires appauvries en 18 O et en 13 C. Le dernier Interglaciaire, qui témoigne du dernier optimum climatique, est caractérisé par deux hauts niveaux marins respectivement datés à 147 et 129 ka B.P. et correspondant à l'établissement de terrasses récifales actuellement situées à +4 et +8 m par rapport au niveau marin actuel. Le décalage dans le temps entre le niveau marin le plus ancien (147 ka B.P.) et le maximum d'insolation des hautes latitudes dans l'hémisphère Nord (128 ka B.P.) suggère que l'insolation des hautes latitudes ne peut seule rendre compte des grands changements climatiques du globe. (Résumé de l'auteur).
Author: Nicolas Jourdain (auteur en sciences de la terre).)
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Book Description
Dans le cadre du réchauffement climatique, la prédiction de la hausse du niveau des mers est un défit majeur. La contribution du bilan de masse de surface de l'Antarctique constituerait la seule contribution négative à la hausse du niveau des mers. D'un autre côté, la dynamique de la calotte pourrait réagir de façon non linéaire au changement climatique, et entrainer une accélération et un amincissement de certains glaciers (Meehl et al. 2007). Pour ces deux raisons, il convient de connaître précisément le climat de l'Antarctique. Les Modèles de climat globaux reproduisent mal certain aspects du climat Antarctique : les précipitations sont surestimées à cause de la topographie côtière trop lisse ; le bilan d'énergie en surface est mal représenté car les processus physiques impliquant la neige sont représentés de façon trop grossière. C'est pourquoi nous nous intéressons à la modélisation régionale, qui offre une meilleure résolution et une meilleure représentation des processus physiques. Le climat de l'Antarctique implique la glace de mer, dont l'extension modifie par exemple l'humidité diponible pour l'atmosphère. Mais l'ensemble de l'océan joue également un rôle, car la formation d'eau dense près des côtes engendre des échanges relativement rapides entre la surface et l'océan profond. C'est pourquoi nous avons choisi de créer un modèle régional couplé atmosphère - glace de mer - océan. Le but de cette thèse est uniquement de développer et d'évaluer un tel modèle. Pour l'atmosphère, nous utilisons le Modèle Atmosphérique Régional (MAR, Gallee et al. 2005). Ce modèle a été spécialement développé pour les régions polaires. Il se distingue des autres modèles climatiques régionaux par sa représentation élaborée de la neige, et par une représentation interactive de la neige soufflée par le vent. Pour l'océan et la glace de mer, nous utilisons NEMO (Nucleus for European Modeling of the Ocean), constitué de OPA-9 (Océan PArallélisé, Madec 2007) et de LIM-2 (Louvain Ice Model, Fichefet 1997). Le modèle d'océan utilise une paramétrisation élaborée de la diffusion turbulente le long des isopycnes et de la diffusion verticale. Le modèle de glace de mer utilise un modèle thermodynamique à trois couches, des équations dynamiques basées sur la rhéologie visco-plastique. Enfin, MAR et NEMO sont couplés grâce au logiciel OASIS-3 (Valcke et al. 2003). Le modèle résultant est appelé TANGO, pour Triade Atmosphère-Neige, Glace de mer, Océan. Avant d'analyser des simulations de TANGO, il convient de connaître précisément le comportement de chacun des modèles lorsqu'ils sont forcés par des données. Dans un premier temps, nous testons la sensibilité de MAR à la représentation de la rugosité orographique. En simulant un cas de la littérature, nous montrons que MAR est capable de simuler des cyclones de méso-échelle ; nous montrons ensuite que le rôle des vents catabatiques côtiers dans la cyclogenèse est faible devant le rôle de l'écoulement synoptique, contrairement à ce que conjecturaient les travaux précédents. Comme les vents catabatiques côtiers dépendent fortement de la rugosité orographique des Montagnes Transantarctiques, les polynies de TANGO pourraient en dépendre ; c'est pourquoi nous avons réglé ce paramètre de façon à avoir des vents côtiers en accord avec les relevés des stations météorologiques. Enfin, nous montrons que la fraction de glace de mer a peu d'influence sur la circulation atmosphérique, probablement parce que notre méthode ne modifie pas la position des fronts de glace. Estimer l'apport du couplage s'avère compliqué, car une partie du comportement de TANGO vient effectivement des rétroactions physiques permises par le couplage, mais une autre partie vient du changement de "forçages". En effet, MAR voit habituellement la glace de mer se SSM/I, et NEMO voit habituellement des champs atmosphériques issus des réanalyses ERA-40 ; dans TANGO, MAR voit donc les défauts de NEMO, et inversement. Pour évaluer la capacité de TANGO à représenter des rétroactions physiques, nous avons donc réalisé un jeu de simulations dans lequel MAR est forcé par les champs de surface de NEMO, et NEMO est forcé par les champs de surface de MAR. Les comparaisons entre ces simulations et les simulations couplées montrent que la couverture de glace de mer de TANGO diffère de celle de NEMO forcé par MAR, ce qui prouve que des rétroactions sont représentées. Dans le détail, nous identifions également une rétroaction impliquant la glace produite dans une polynie à l'automne, et une rétroaction impliquant les précipitations et la température de surface de l'océan. Finalement, l'ensemble des évaluations de MAR sur l'océan ont permis des améliorations très récentes de MAR : H. Gallée a ainsi amélioré la prise en compte des nuages aux frontières, et les flocons de neige ont été introduits dans le schéma radiatif de façon à mieux simuler les températures de la couche limite sur la calotte. Ceci améliore également le comportement de TANGO. Cette étude souligne également l'importance du couplage, puisque la solution couplée diffère de la solution forcée, toutes paramétrisations étant égales. Nous concluons donc qu'il est nécessaire de poursuivre l'utilisation de TANGO. Ces travaux ouvrent d'abord des perspectives à court terme, puisqu'il faudra analyser le détail des rétroactions mises en oe uvre de façon à tenter de mieux comprendre le climat de l'Antarctique. Ensuite, TANGO pourra ^etre utilisé à petite échelle et haute résolution pour l'analyse des polynies et des formations des masses d'eau dense impliquées dans les circulations océaniques profondes. Une autre possibilité sera d'utiliser TANGO à l'échelle de la calotte, de façon à travailler sur la régionalisation du changement climatique en Antarctique. Enfin, à plus long terme, il sera nécessaire de travailler sur le représentation des cavités sous les plate-formes glaciaires dans TANGO.
