Academic literature on the topic 'Modélisation des paléoclimats'

L'objectif de cette thèse est d'apporter des éléments nouveaux concernant la théorie astronomique des paléoclimats au travers de deux outils : la datation glaciologique des forages polaires grâce à une méthode inverse et les modèles conceptuels de climat. Concernant la datation des forages polaires, nous montrons l'intérêt d'appliquer une méthode inverse au modèle de datation glaciologique pour obtenir une chronologie optimale et en analyser les incertitudes. Pour Vostok, il n'est pas possible d'obtenir une chronologie qui satisfasse toutes les informations chronologiques, probablement à cause d'une méconnaissance des conditions en amont de la ligne d'écoulement. Les chronologies pour Dôme C et Dôme F sont cohérentes avec les contraintes, ce qui signifie que le modèle glaciologique simple utilisé pour ces dômes est adéquate. Le cas de Dôme F nous permet de montrer que l'enregistrement de Devils Hole est probablement biaisé par des conditions locales et suggère que les déphasages entre insolation et température Antarctique sont grossièrement constants dans le temps. Nous confirmons par ailleurs que l'amincissement est plus fort dans le haut du glacier dans le cas d'un dôme que pour le reste de la ligne d'écoulement. Nous suggérons de plus que l'estimation de l'accumulation des périodes glaciaires par la relation de pression de vapeur saturante associée à la relation spatiale isotope−température de surface est surestimée d'environ 30%. Le modèle conceptuel que nous avons développé nous permet de décrire les variations de niveau des mers du Quaternaire en tant que réponse au forçage de l'insolation. En particulier, nous justifions pourquoi les transitions les plus importantes de niveau des mers ont eu lieu lorsque les changements d'insolation étaient les plus faibles. De plus, nous montrons que des variations faibles de déphasage insolation−climat lors des déglaciations sont compatibles avec la théorie astronomique.

Par leur effet radiatif, les poussières atmosphériques et les nuages de glace d'eau jouent un rôle essentiel dans le climat de la planète Mars. Un module améliorant le calcul de l'extinction par les aérosols est implémenté dans le Modèle de Climat Global (GCM) martien du LMD, et permet de prendre en compte au cours de la simulation les variations 3D des propriétés radiatives des particules en fonction de leur évolution en taille. Le modèle est d'abord utilisé pour revisiter l'impact radiatif de la poussière atmosphérique. De nouvelles propriétés des poussières sont utilisées et couplées à un schéma de transport guidé par les opacités observées. Pour la première fois, les températures simulées sont en accord avec les observations sans que l'on ait besoin d'ajuster artificiellement l'opacité des poussières. Ce cycle des poussières est ensuite couplé au cycle de l'eau, et l'effet radiatif des nuages est ajouté. Pour mieux contraindre ces travaux, l'évolution diurne des nuages est d'abord cartographiée grâce au spectromètre imageur OMEGA, puis la taille des cristaux et l'opacité des nuages sont mesurées. Le cycle de l'eau du GCM est ensuite ajusté à ces observations, et l'effet radiatif des nuages est analysé. Un assèchement global du cycle de l'eau est observé, tandis que les derniers biais de température significatifs disparaissent. Le grand rôle joué par les poussières lors des changements climatiques récents est enfin mis en évidence dans un scénario expliquant l'origine des glaciations des moyennes latitudes Nord. La répartition longitudinale des dépôts est expliquée, et la sensibilité de la glaciation aux paramètres orbitaux et à l'inertie thermique de la glace est étudiée.

Le pollen conservé dans les sédiments lacustres constitue un indicateur essentiel pour reconstruire l'évolution de la végétation et du climat passés sur les continents. Actuellement, les reconstructions climatiques se basent sur des modèles statistiques décrivant le lien climat-pollen. Ces modèles posent des problèmes méthodologiques car ils sont tous basés sur l'hypothèse que la relation pollen-climat est constante au cours du temps, impliquant que les paramètres non climatiques déterminant cette relation aient une influence faible. Cela est contredit par les développements récents en écologie et en écophysiologie. C'est pourquoi, dans ce travail, nous développons une approche intégrant un modèle dynamique de végétation et les processus majeurs liant la végétation au pollen capté par les lacs. Le cadre bayésien fournit une base théorique ainsi que les outils pour inférer les paramètres des modèles et le climat passé. Nous utilisons ces nouveaux modèles pour reconstruire le climat de l'Holocène en différents sites européens. Cette approche qui permettra des reconstructions spatio-temporelles requiert encore des développements autour de l'inférence de modèles semi-mécanistes.

Le dernier interglaciaire, qui s'étend de 129 000 à 116 000 ans avant notre ère, est l’une des périodes les plus chaudes de ces 800 000 dernières années. Cette période se caractérise par une distribution saisonnière et latitudinale de l’insolation différente de l’actuel, se manifestant par une hausse des températures dans les hautes latitudes de l’hémisphère nord par rapport à la période pré-industriel (1850). Durant cette période, l’élévation du niveau marin (+ 6 à 9 m par rapport au niveau actuel) indique que les calottes polaires étaient moins volumineuses qu'aujourd'hui. Le dernier interglaciaire est donc un sujet d'étude important étant donnés les risques de fonte des calottes glaciaires sous l'influence du réchauffement actuel et à venir. C’est aussi un bon cas d’étude pour identifier et quantifier les mécanismes à l’origine de l’amplification polaire dans un contexte de climat chaud.Dans le cadre de l’exercice d’intercomparaison de modèles CMIP6-PMIP4, j’ai analysé la simulation à climat constant lig127k réalisée au LSCE, à partir du modèle climatique IPSL-CM6A-LR. En Arctique (60-90°N), les variations d’insolation induisent un réchauffement annuel de 0,9°C par rapport à la période pré-industrielle, pouvant atteindre jusqu’à 4,0°C en automne. L’étude du bilan énergétique de la région Arctique a mis en évidence les rôles fondamentaux des variations de la couverture de glace de mer, du stockage de chaleur dans l’océan, ainsi que des changements des propriétés optiques des nuages sur le réchauffement de l’Arctique il y a 127 000 ans.En réponse au changement climatique du dernier interglaciaire, le modèle de calottes GRISLI simule une perte de 10,7 à 57,1% du volume de glace au Groenland. Ce recul de la calotte groenlandaise se traduit par 1) une hausse maximale du niveau marin estimée entre 0,83 et 4,35 m et 2) des interactions climat-calotte engendrant un réchauffement additionnel maximal de 0,2°C à l’échelle de la région arctique. Ces estimations illustrent bien le rôle important des calottes dans le système climatique et rappellent l’importance de coupler les modèles climatiques aux modèles de calottes. Dans ce cadre, une étude préliminaire a été menée à l’aide du modèle atmosphérique ICOLMDZOR v7, utilisant le nouveau cœur dynamique DYNAMICO développé à l’IPSL. Elle a montré que l’utilisation de champs atmosphériques à haute résolution améliorait le calcul du bilan de masse à la surface des calottes polaires. Elle encourage également le couplage asynchrone entre le modèle climatique de l’IPSL, le modèle ICOLMDZOR v7 et le modèle de calotte GRISLI.Enfin, l’analyse du bilan énergétique de la région Arctique à partir d’une expérience idéalisée, dans laquelle la concentration en CO2 atmosphérique augmente de 1% par an, a révélé que des processus similaires sont l'origine du réchauffement de l’Arctique au dernier interglaciaire et celui d’un futur proche
The Last Interglacial (129 -116 ka BP) is one of the warmest periods in the last 800 ka at many locations. This period is characterized by a strong orbital forcing leading to a different seasonal and latitudinal distribution of insolation compared to today. These changes in insolation result in a temperature increase in the high latitudes of the Northern Hemisphere and a rise in sea level of 6 to 9 m above present. Therefore, the Last Interglacial represents a good case study given the risks of melting ice sheets under the influence of current and future warming. It is also an opportunity to identify and quantify the mechanisms causing polar amplification in a warmer climate than today.Within the framework of the CMIP6-PMIP4 model intercomparison project, I analyzed the lig127k snapshot run with the IPSL-CM6A-LR climate model. In the Arctic region (60-90°N), the insolation variations induce an annual warming of 0.9°C compared to the pre-industrial period (1850) reaching up to 4.0°C in autumn. Investigate changes in the Arctic energy budget relative to the pre-industrial period highlights the crucial roles of changes in the sea ice cover, ocean heat storage and clouds optical properties in the Last Interglacial Arctic warming.As a result of climate change over the Last Interglacial, the GRISLI ice sheet model simulates a Greenland ice loss of 10.7-57.1%, corresponding to a sea level rise of 0.83-4.35 m and a 0.2°C additional warming in the Arctic region. These estimates illustrate the crucial role of polar ice sheets in the climate system. To better assess ice sheet-climate feedbacks in the Arctic, I have therefore carried out a preliminary study using the ICOLMDZOR model that includes the new dynamical core DYNAMICO developed at the IPSL. This study shows that the use of high-resolution atmospheric fields improves the calculation of the surface mass balance in Greenland.Finally, the comparison between past and future Arctic energy budget reveals that the processes causing Arctic warming during the Last Interglacial and the near future are similar

La période froide du Dernier Maximum Glaciaire était caractérisée, en regard de notre climat moderne, par une couverture de glace de mer australe accrue, une circulation profonde Atlantique moins profonde et une plus faible concentration en CO2 dans l’atmosphère. Ces différences sont bien connues grâce aux observations indirectes mais difficiles à représenter dans les simulations issues des modèles de climat. En effet, ces modèles simulent fréquemment une concentration en CO2 atmosphérique trop élevée, une circulation océanique trop profonde dans l’Atlantique et une banquise présentant une distribution trop circulaire dans l’océan austral ainsi qu’une étendue hivernale et une amplitude saisonnière trop faibles. Ces désaccords modèle-données observés au Dernier Maximum Glaciaire remettent en cause la représentation numérique de certains processus climatiques essentiels. Plusieurs études soulignent le rôle majeur de la glace de mer australe sur la capacité de stockage de carbone de l’océan et la circulation océanique profonde. Je me suis donc focalisée sur cette région pour mieux com-prendre les processus associés à ce stockage. Grâce aux simulations réalisées avec le modèle système terre iLOVECLIM, j’ai pu démontrer que les incertitudes liées à la représentation des calottes polaires ont un impact limité sur les variables examinées ici. En revanche, d’autres choix de conditions aux limites (affectant le volume de l’océan, l’ajustement de l’alcalinité) peuvent entraîner des modifications importantes du contenu total en carbone de l’océan. Je montre également que l’utilisation d’une paramétrisation simple de la plongée des saumures résultant de la formation de glace de mer permet d’améliorer significativement la simulation de la glace de mer australe, de la circulation océanique profonde et de la concentration en CO2 atmosphérique. Un ensemble de simulations incluant l’impact de différentes paramétrisations océaniques est utilisé pour montrer que la circulation océanique très profonde simulée par notre modèle ne peut être attribuée à une glace de mer australe insuffisante. En revanche, les processus de convection dans l’océan austral semblent clefs pour améliorer à la fois la glace de mer australe, la circulation océanique profonde et la concentration en CO2 atmosphérique auDernier Maximum Glaciaire
Compared to the present-day climate, the cold period of the Last Glacial Maximum was characterized by an expanded sea-ice cover in the Southern Ocean, a shoaled Atlantic deep ocean circulation and a lower atmospheric CO2 concentration. These changes are well-documented by indirect observations but difficult to represent in simulations of climate models. Indeed, these models tend to simulate a too high atmospheric CO2 concentration, a too deep Atlantic deep ocean circulation, and a sea-ice cover with a too circular distribution in the Southern Ocean and a too small winter extent and seasonal amplitude. The model-data discrepancies observed at the Last Glacial Maximum call into question the model representation of some important climate processes. Several studies have underlined the crucial role of the Southern Ocean sea ice on ocean carbon storage capacity and deep circulation. I have therefore focussed on this region to improve our understanding of the processes associated with this storage. Thanks to simulations performed with the Earth System Model iLOVECLIM, I have demonstrated thatthe uncertainties related to ice sheet reconstructions have a limited impact on the variables examined in this study. In contrast, other choices of boundary conditions (influencing the ocean volume and alkalinity adjustment) can yield large changes of carbon sequestration in the ocean. I also show that a simple parameterization of the sinking of brines consequent to sea-ice formation significantly improves the simulated Southern Ocean sea ice, deep ocean circulation and atmospheric CO2 concentration. A set of simulations including the effects of diverse ocean parameterizations is used to show that the too deep ocean circulation simulated by our model cannot be attributed to an insufficient sea-ice cover, whereas convection processes in the Southern Ocean seem crucial to improve both the Southern Ocean sea ice, the deep ocean circulation and the atmospheric CO2 concentration at the Last Glacial Maximum

Les variations climatiques et géomorphologiques, principaux moteurs de l'évolution récente du système aquifère du Bassin parisien, se traduisent par une modification des conditions aux limites dont la caractérisation et l'évaluation de l'impact hydrodynamique sont l'objectif de cette thèse. Une simulation transitoire des écoulements souterrains a ainsi été conduite sur les cinq derniers millions d'années à l'aide d'un modèle hydrogéologique 3D, sous l'action de forçages paléoclimatiques et géodynamiques. L'évolution du climat est issue de la mise en œuvre d'un modèle de circulation générale atmosphérique zoomé et la quantification des processus morphologiques, d'une méthode d'analyse des modèles numériques de terrain. La modélisation met en évidence des charges transitoires dans les aquitards et les aquifères profonds et des inversions de direction de drainance au sein du système à l'actuel, fonction du jeu de paramètres hydrodynamiques et du scénario climatique et géomorphologique.

Cette étude visait à développer un modèle dynamique du pergélisol-carbone à intégrer dans le modèle CLIMBER-2 et d'effectuer des simulations en vue de contribuer à la connaissance du cycle du carbone. Ce travail pourrait, pour la première fois, permettre une étude de modélisation avec un modèle de système terrestre qui comprendrait l'atmosphère dynamique, l'océan dynamique, la végétation dynamique et les composantes de la cryosphere, y compris les terres gelées, afin d'étudier le paléoclimat. La disponibilité des données récentes du CO2 et de δ13C de CO2 dans l'atmosphère fourni un moyen de valider les résultats du modèle pour déterminer si une dynamique pergélisol-carbone pourrait avoir joué un rôle important au cours des climats changeants.Un mécanisme pergélisol-carbone simplifié a été développé et validé et à été réglé en utilisant les données de la terminaison 1 (T1). Il a été constaté que, pour reproduire des données de CO2 et δ13C atmosphériques (pour l'atmosphère et l'océan) au cours de T1, une combinaison des mécanismes océaniques-glaciaires et pergélisol-carbone ont été nécessaires. Suite à cette constatation, plusieurs cycles glaciaires ont été modélisés pour étudier la sensibilité du mécanisme pergélisol-carbone aux forçages de CO2, les calottes glaciaires et l'insolation. l'étendue des calottes glaciaires a été jugée particulièrement importante pour le contrôle de la superficie des terres disponibles pour le pergélisol, et donc aussi pour la dynamique du carbone du pergélisol-carbone. La libération du carbone dans les sols de dégel en réponse à l'augmentation de l'insolation d'été dans les hautes latitudes, a été jugée très probable comme la source des hausses initiales de CO2 dans l'atmosphère au cours des terminaisons glaciaires.Les données CO2 de terminaison 1 peuvent être bien reproduits, y compris le plateau de CO2 BA / YD, quand le forçage de l'eau douce est appliqué à l'Atlantique nord. Expériences avec forçage de l'eau douce ont souligné l'importance du mécanisme du pergélisol-carbone dans l'évolution rapide des climats. Les augmentations très rapides des niveaux de CO2 dans l'atmosphère peuvent être expliqués par la libération rapide des sols en carbone en réponse à l'augmentation du transport de chaleur vers l'hémisphère nord. C'est en réponse à la reprise de l'AMOC suite d'un événement AMOC arrêt/réduction, tels que des événements D/O vu dans les données du δ18O Groenland. Les projections de changement climatique représentent des événements de réchauffement rapide. La conduite du modèle par des projections d'émissions (base de données RCP) a prédit l'augmentation du CO2 de pic et une plus longue période a des niveaux élevées de CO2 par rapport aux sorties du modèle qui ne comprennent pas les évaluations du pergélisol-carbone.L'analyse de δ13C de l'océan doit tenir compte de la dynamique du pergélisol et du carbone de la terre en général et de son effet sur les niveaux de δ13C atmosphériques. Si ce n'est pas pris en compte alors la circulation océanique peut être trop invoquée pour tenter d'expliquer les changements de δ13C de l'océan et du CO2 atmosphérique.Le mécanisme pergélisol-carbone réagit aux changements de température et amplifie la réponse du cycle du carbone. Il est fortement dépendant non seulement de l'apport d'énergie (qui détermine la température du sol et de l'emplacement du pergélisol), mais également de la surface de terres disponible à l'échelle mondiale sur laquelle le pergélisol peut exister. Afin de modéliser et de comprendre correctement la réponse du système terrestre dans les climats futurs et passés, le mécanisme de rétroaction pergélisol-carbone est un élément important du système. Ce travail a été une première étape pour aborder le rôle que la cryosphere terrestre joue dans le cycle du carbone et du système climatique sur de longues échelles de temps, et que d'autres études sont essentielles
This study aimed to develop a permafrost-carbon dynamic model to incorporate into the CLIMBER-2 Earth system model and to carry out simulations with a view to contributing to the knowledge of the carbon cycle. The work would, for the first time, allow a fully coupled modelling study with an earth system model which included dynamic atmosphere, ocean, vegetation and cryosphere components including frozen land to study paleoclimates. The availability of recent ice core data for CO2 and δ13C of atmospheric CO2 was to provide a means of validating model findings to identify whether a permafrost-carbon dynamic could have played a significant role in past changing climates.The deep Southern Ocean is an area of particular interest for glacial-interglacial CO2 variability, and current modelling efforts aim to recreate the observed CO2 changes using ocean mechanisms. These are often related to deep southern ocean carbon storage and release. So far the terrestrial biosphere has not been well-considered in transient simulations of the carbon cycle in Earth system models.A simplified permafrost-carbon mechanism was developed and validated and tuned using data from termination 1. It was found that in order to reproduce atmospheric CO2 and δ13C data (for atmosphere and ocean) during the termination, a combination of glacial ocean mechanisms and the permafrost-carbon mechanism was required. Following this finding, several glacial cycles were modelled to study the sensitivity of the permafrost-carbon mechanisms to CO2, ice sheets and insolation. Ice sheet extent was found to be particularly important in controlling the land area available for permafrost and therefore the carbon dynamics of permafrost-carbon. The permafrost-carbon mechanism, via carbon release from thawing soils responding to increasing summer insolation in higher northern latitudes, was found to very likely be the source of initial rises in CO2 on glacial terminations.Termination 1 CO2 data could be well reproduced, including the B-A/YD CO2 plateau, when fresh water forcing was applied to the north Atlantic. Fresh water forcing experiments pointed to the importance of the permafrost-carbon mechanism in fast changing climates. Very fast increases in atmospheric CO2 levels may be explained by fast soil-carbon release responding to increased heat transport to the northern hemisphere on AMOC resumption following an AMOC switch-off/reduction event, such as D/O events seen in the Greenland δ18O record. Future climate change projections represent fast warming events. Driving the model by emissions projections (RCP database) predicted increased peak CO2 and much longer term elevated CO2 levels relative to model outputs which did not include the permafrost carbon feedback.Analysis of ocean δ13C must take into account the dynamics of permafrost and land carbon in general and its effect on atmospheric δ13C levels. If this is not taken into account then ocean circulation may be over-invoked in attempting to explain changes in ocean δ13C and atmospheric CO2. The Earth system is not simply atmosphere and ocean. The findings in this work highlight that it is essential to consider land carbon dynamics when interpreting paleo-indicators for the carbon cycle.The permafrost-carbon mechanism reacts to temperature changes and amplifies the carbon cycle's response. It is stongly dependent not only on energy input (that determines soil temperature and permafrost location), but also on the area of land available globally on which it can exist. In order to properly model and understand the Earth system response to forcing in both future and past climates, the permafrost-carbon feedback mechanism is an important system component. This work has been a first step to address the role that the land cryosphere plays in the carbon cycle and climate system on long timescales, and further studies are essential

Au Crétacé, l'évolution foliaire des plantes à fleurs, ou Angiospermes, vers de fortes densités de nervures et de stomates, suggère une augmentation de la conductance stomatique et des flux d’évapotranspiration sans précédent. Cependant, ces paléo-traits ne sont pas pris en compte dans les modèles de végétation qui visent justement à déterminer les effets de l’évapotranspiration sur le climat. L’objectif de ma thèse est donc de modéliser l’évolution de la conductance stomatique des plantes à fleurs au cours du Crétacé et d’en évaluer ses effets sur les interactions et rétroactions climat-végétation. En combinant des données fossiles et des modèles écophysiologiques, je développe une paramétrisation innovante de la végétation proto-angiosperme dans le modèle de végétation ORCHIDEE qui considère une réduction conjointe de leurs capacités hydrauliques et photosynthétiques. Avec le modèle couplé atmosphère-végétation LMDZOR, je montre que la radiation des Angiospermes génère un renforcement du cycle hydrologique et une baisse de la température de surface, dont les intensités sont modulées par la teneur en CO2 atmosphérique. En activant le modèle de végétation dynamique, je montre que la radiation des plantes à fleurs génère des boucles de rétroactions positives dans un contexte de baisse de la teneur en CO2 atmosphérique au cours du Crétacé : l’augmentation des capacités hydrauliques et photosynthétiques des plantes à fleurs constitue un avantage sélectif par rapport aux autres types de plantes qui leur permet de (i) maintenir leur productivité, (ii) développer des forêts tropicales et remplacer les conifères dans les forêts tempérées et boréales et (iii) renforcer les précipitations, limitant ainsi les effets du stress hydrique sur leur propre essor
During the Cretaceous period, the leaf evolution of flowering plants, or angiosperms, towards higher vein and stomata densities, suggests an unprecedented increase in stomatal conductance as well as evapotranspiration fluxes. However, these paleo-traits are not accounted for in vegetation models whose the aim is to evaluate the effects of evapotranspiration fluxes on the climate system. The purpose of this study is to simulate the stomatal conductance evolution of flowering plants through the Cretaceous period and assess their effects on interaction and feedback between climate and vegetation. By combining fossil data and empirical ecophysiological models, I develop an innovative parameterization of proto-angiosperm vegetation in the ORCHIDEE vegetation model which considers a reduction of both hydraulic and photosynthetic capacities. Thanks to the coupled atmosphere-vegetation model LMDZOR, I demonstrate that the radiation of flowering plants drives a strengthening of the hydrologic cycle and a decrease in surface temperature, the intensities of which are modulated by the atmospheric concentration of CO2. By activating the dynamic vegetation model, I show that flowering plant radiation triggers positive feedback loops in a context of decreasing atmospheric concentration of CO2 during the Cretaceous period: the increase in hydraulic and photosynthetic capacities of flowering plants constitutes a selective advantage compared to other types of plants by allowing them to (i) sustain their productivity, (ii) develop tropical forests and replace conifers in temperate and boreal forests and (iii) enhance precipitations, thus preventing water stress effects on their own development

Le système climatique fait intervenir plusieurs composantes qui interagissent entre elles avec des constantes de temps très différentes, dont l'atmosphère, l'hydrosphère, la biosphère, la lithosphère et la cryosphère. L'Antarctique fait partie de cette dernière composante. Ce continent, situé au pôle Sud, contient 70% de l'eau douce de la planète et est constitué de 91% de glace qui, si elle fondait, représenterait une élévation du niveau de la mer d'environ 60 m. Dans le contexte du réchauffement climatique actuel, les régions des hautes latitudes se trouvent être les plus sensibles. Des observations par satellites montre que l'Antarctique enregistre actuellement des changements abrupts de températures liés probablement à l'augmentation des gaz à effet de serre de l'atmosphère. De plus, grâce aux forages, on peut remonter jusqu'à un climat vieux de 800 000 ans environ. Ceci peut se traduire par des débâcles de glace, de la taille d'un pays, dans l'océan et par l'accélération de l'écoulement de la glace, qui entraîne une vidange de la glace polaire dans l'océan. Une des pistes pour mieux appréhender le climat futur est de regarder si de tels événements ont déjà eu lieu dans le passé de la Terre en évaluant les relations liant les calottes polaires avec le climat, en particulier en ce qui concerne l'Antarctique. Nous avons développé une procédure de couplage entre un modèle de glace Antarctique et un modèle climatique, dit de complexité intermédiaire, précédemment couplé à un modèle de glace de l'hémisphère Nord. Nous avons d'abord testé notre nouveau modèle pour comprendre les processus de la dernière grande débâcle de calottes polaires Nord et Sud (i.e. la dernière déglaciation, il y a 21 000 ans). Dans une seconde partie, nous cherchons à évaluer la sensibilité du climat, actuel et passé à des perturbations majeures en eau douce dans des zones sensibles de l'océan austral et de l'océan Atlantique Nord. Les calottes de glace semblent à la fois répondre au forçage climatique (insolation et CO2 ) et participer à la variabilité climatique du climat lors de leur fonte partielle ou totale. La Quaternaire est une des rares périodes de l'histoire de la Terre où de telles calottes sont présentes. Etudier pour le passé ou le futur les interactions de ces calottes avec le climat est donc un défi important.

La marge Sud-Est Atlantique a été le siège d'une accumulation très importante de carbone organique durant les
derniers cycles climatiques : les teneurs y sont parmi les plus élevées du monde pour des sédiments océaniques
(de 5 à 18-20% à 1000 m de profondeur, de 0,5% à 8% à 3500 m). Ces accumulations sont liées à l'intense
activité des cellules d'upwelling associées au système du Courant du Benguela, elles-mêmes fonctions de
l'intensité des alizés circulant le long de la côte.
Une étude a été réalisée sur des carottes réparties le long de la marge, entre le Dernier Maximum Glaciaire
(DMG) et l'Optimum Climatique Holocène (OCH), dans le but de comprendre et contraindre les différents
facteurs à l'origine de cette importante sédimentation organique profonde. Les résultats acquis par différentes
méthodes (pyrolyse Rock-Eval, spectrométrie Infra Rouge à Transformée de Fourier, observation de lames de
palynofaciès...) montrent un enrichissement général du contenu organique des sédiments au DMG par rapport à
l'OCH. Cet enrichissement n'est pas homogène, et présente des valeurs maximales à l'aplomb des cellules
d'upwelling les plus actives (Lüderitz et Walvis Bay). Il existe une corrélation négative entre le pourcentage de
carbone organique total et celui des carbonates, due d'une part à la dilution de la matière organique par la
fraction minérale, et d'autre part à la dissolution des carbonates lors de la biodégradation de la matière
organique. La distribution de la silice biogène répond plus aux variations de facteurs externes plutôt qu'à la
productivité différentielle des cellules d'upwelling.
Les études optiques des constituants organiques ont permis l'identification de deux types de matière organique
amorphe : un type granulaire, floconneux, et un type gélifié. Le type gélifié est associé aux cellules les plus
actives (Lüderitz et Walvis Bay) et caractérisé par un processus de préservation par sulfuration naturelle, le type
granulaire, associé à un processus d'adsorption sur des particules argileuses, se rencontre au niveau des cellules
relativement moins actives.
Ces différents résultats mettent en évidence des modulations de l'enregistrement organique durant la transition
DMG/OCH, contrôlées par des processus internes et externes au système d'upwelling. Les deux paramètres
majeurs étant la variabilité de l'intensité de la productivité se développant dans la zone photique, et la migration
des dépôts lors de la transgression marine associée au réchauffement global. Les processus externes sont
principalement liés aux différents apports de masses d'eaux via le Nord (Courant d'Angola) et le Sud (Courant
des Aiguilles, Courant Antarctique Intermédiaire).
La détermination du potentiel pétrolier de ces sédiments montre que la zone de haute productivité de Lüderitz
peut potentiellement être à l'origine du dépôt de roches mères d'hydrocarbures parmi les plus productives au
monde.
Une comparaison avec un cycle de même nature mais plus ancien (Pléistocène) a été faite après l'étude d'une
carotte du leg ODP 175-1084. Les résultats acquis, complétés par des données sur les biomarqueurs, nous ont
permis de supposer un type de fonctionnement très différent de celui mis en évidence au Quaternaire terminal.
Celui-ci est associé au rôle prépondérant des apports détritiques dans la sédimentation organique et inorganique sur le site de Lüderitz au Pléistocène basal, ainsi qu'à l'existence d'un changement climatique majeur, caractérisé par un pic de productivité associé à des organismes siliceux (diatomées) puis carbonaté (coccolithes).