BIOlogical Productivity changes and their leverage on the Carbon and Oxygen cycles during the last Deglaciations

Financement

INSU-LEFE-IMAGO 2019 (2019-2022)

Porteuses du projet

S. Duchamp-Alphonse (GEOPS) et A. Landais (LSCE)

Collaborations

M. Brandon (GEOPS/LSCE), M. Kageyama (LSCE), L. Bopp (LMD), E. Michel (LSCE), D. Roche (LSCE), G. Siani (GEOPS), F. Prié (LSCE), T. Extier (LSCE), T. Blunier (Université de Copenhague) et F. Manssouri (LSCE).

Depuis les années 50, l’augmentation des émissions de CO₂ a amplifié l’effet de serre naturel de la Terre, qui se traduit par une diminution de la couverture de glace, l’augmentation du niveau marin, et la récurrence d’évènements météorologiques et climatiques extrêmes, avec des conséquences importantes sur les systèmes naturels et humains. Les rôles importants de la circulation océanique (en particulier dans l’océan austral) et de la productivité biosphérique dans les variations de pCO₂ atmosphérique, ont été clairement identifiés. Cependant, les processus à l’origine de leurs variations et leurs impacts sur les écosystèmes depuis la révolution industrielle mais aussi en contexte pré-anthropique restent mal contraints, ce qui restreint notre compréhension du système climatique futur.
Plus particulièrement, au cours des derniers 800 ka, bien qu’une part importante des augmentations de pCO₂ atmosphériques observées pendant les déglaciations soit attribuée à la revigoration des upwelling austraux qui favorise le dégazage de CO₂ depuis le réservoir océanique profond vers l’atmosphère, l’amplitude du changement de pCO₂ est aussi fonction de la productivité biologique, dont la dynamique est encore mal connue dans le passé.
L’objectif de ce projet est de mieux quantifier les changements de productivité biologique et leurs impacts sur les cycles du carbone (C) et de l’oxygène (O) au cours de déglaciations du Quaternaire, en combinant les expertises de plusieurs laboratoires franciliens (GEOPS, LSCE, LMD), pour coupler des approches empiriques nouvelles et complémentaires avec des expériences de modélisation globales du climat.
Concrètement, des mesures de la composition en ∆¹⁷O de la carotte EDC, prélevée en Antarctique, permettra de quantifier l’oxygène photosynthétique global des derniers 800 ka. La calibration du signal Br_XRF/Ca_XRF d’une carotte sédimentaire australe en termes de COT/CaCO₃ exporté, via une approche micropaléontologique et géochimique, permettra de quantifier les changements d’efficacité de la pompe biologique d’une région clé dans les échanges de CO₂ entre Océan et Atmosphère au cours de cette période de temps. L’utilisation de sorties de modèles de biogéochimie océanique et de végétation facilitera les comparaisons des résultats empiriques.