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ECOS Sud CONICYT Chili

Porteur du projet

G. Siani (GEOPS) et Ricardo De Pol Holz (Centro de Investigación GAIA-Antárctica (CIGA) and Center for Climate and Resilience Research Universidad de Magallanes)

Autres participants

S. Duchamp-Alphonse (GEOPS), E. Michel (LSCE), C. Kissel (LSCE), C. Latorre Hidalgo (Pontificia Universidad Católica de Chile).

Projet / Programme

Impact des changements de circulation et de la fonte des calottes patagoniennes sur la régulation du CO₂ atmosphérique par l’Océan Austral.

Ce projet est basé sur une coopération très étroite entre trois equipes du Nucleo Milenio Paleoclima Hemisferio Sur (NMPHS) de l’Université de Magallanes et de l’Universidad Católica de Chile pour le Chili, et des laboratoires GEOPS et LSCE pour la France.

Objectifs du projet

L’océan Austral (OA) et sa circulation jouent un rôle primordial sur le système climatique global. En effet, un élément clé de la circulation thermohaline est le chemin de retour des masses d’eau depuis l’océan profond vers la surface via la dynamique des upwellings. Ce chemin de retour est en partie contrôlé par la position latitudinale et l’intensité des vents d’ouest (westerlies). L’étude de l’Océan Austral et de ces upwellings est devenu une priorité ces dernières années pour une meilleure compréhension du système climatique, car ils contrôlent notamment la quantité de chaleur et de carbone transféré depuis le réservoir océanique plus profond vers l’océan de surface et l’atmosphère.

Jusqu’à présent, la plupart des études ont considéré à la fois le rôle joué par la pompe physique, soit celui joué par la pompe biologique pour expliquer ce transfert de carbone de l’Océan vers l’atmosphère. Cependant, le renforcement de l’upwelling dans l’océan Austral au cours de la dernière transition glaciaire conduit à une augmentation de la production biologique exportée. Il est donc souhaitable d’étudier les interactions entre les deux pompes de CO₂ en se basant sur des enregistrements climatiques à haute résolution prélevés dans des secteurs clés de l’océan Austral.
Le secteur occidental du sud de l’Amérique du Sud et l’océan Pacifique Sud-Est adjacent sont des régions uniques au monde pour déchiffrer des questions clés sur l’évolution du climat terrestre, grâce au caractère transitoire entre les régimes climatiques subtropicaux et subantarctiques. Cette région d’étude abrite des interactions importantes entre les différentes composantes du système climatique: la circulation atmosphérique à grande échelle, la circulation de l’océan austral (SO), l’échange de CO₂ entre atmosphère et l’océan.

Dans le cadre du programme de coopération ECOS Sud-CONICYT nous proposons une étude multi-traceurs sur des carottes de sédiments marins du secteur Sud-Est Pacifique de l’océan Austral. La dernière déglaciation et la transition vers l’Holocène sont les périodes climatiques les plus prometteuses pour étudier l’évolution des pompes biologiques et physiques du CO₂ car elles sont caractérisées par des changements majeurs de la circulation océanique à l’échelle globale. En particulier, nous visons à mieux comprendre l’impact de la fonte des calottes patagoniennes et de la circulation océanique sur la régulation du CO₂ atmosphérique par l’Océan Austral. De plus, les forts taux de sédimentation de nos archives climatiques nous permettront d’obtenir des données de haute qualité, avec un contrôle temporel très robuste.

Thèse associée

Margaux Brandon

Circulation InTeRmédiaire dans l’Océan iNdien depuis le dernier maximum GLACiairE

Financement

INSU-LEFE-IMAGO 2017 (2017-2019)

Porteuse du projet

S. Sepulcre (GEOPS

Collaborations

C. Colin (GEOPS), R. Ma (GEOPS), F. Bassinot (LSCE), N. Tisnérat-Laborde (LSCE), L. Licari (CEREGE)

Les objectifs de ce projet de recherche s’inscrivent dans l’étude du rôle de la circulation océanique dans les modalités de transfert de chaleur et de sel entre basses et hautes latitudes pendant les Terminaisons glaciaires-interglaciaires. Plus particulièrement, ce projet s’intéresse aux changements ayant eu lieu entre le Dernier Maximum Glaciaire et l’Holocène dans la Baie du Bengale, au niveau des profondeurs intermédiaires. En effet, le rôle des masses d’eau intermédiaires dans les processus de téléconnexion mis en jeu lors des Terminaisons est de plus en plus documenté dans l’Océan Atlantique, Pacifique ou Austral, peu d’études concernent l’Océan Indien aux profondeurs intermédiaires, malgré la présence de masses d’eau déterminantes à l’échelle globale. Pour répondre à nos objectifs, nous proposons de combiner l’étude des assemblages de foraminifères benthiques, qui sont sensibles aux variations de la géochimie des masses d’eau et du sédiment (niveau trophique, concentration en oxygène) avec des traceurs géochimiques pendant une période clé de l’histoire climatique de la Terre, la Terminaison I. 1) La composition isotopique en Oxygène (δ¹⁸O) et en Carbone (δ¹³C) ; 2) Les rapports élémentaires mesurés dans les tests de foraminifères benthiques (Cd/Ca, Mg/Ca, B/Ca, Sr/Ca et U/Ca. 3) le Δ¹⁴C (différence entre le ¹⁴C des foraminifères planctoniques et benthiques). 4) L’εNd. Ces différents enregistrements complémentaires et inédits dans la zone d’étude nous permettront de caractériser précisément les variations de la circulation aux profondeurs intermédiaires dans la Baie du Bengale. Ces enregistrements seront comparés aux changements se produisant en surface et en profondeur au niveau du site d’étude, puis à l’échelle de l’Océan Indien, pour, in fine, intégrer ces variations à l’échelle globale. Ils permettront de mieux comprendre le rôle des masses d’eau intermédiaires lors de la Terminaison I, et les téléconnexions entre les hautes latitudes et basses latitudes.

Reconstitution de l’extension des Eaux Antarctiques Intermédiaires AAIW a) actuelle et b) pendant la Dernière Déglaciation, et ses relations avec la ventilation dans l’Océan Austral et le dégazage de CO₂ (Yu et al., EPSL, 2018.)

Thèse associée

Riufang Ma

CHIli – COccolithes: Régime des Westerlies et des Fronts Océaniques de l’Océan Pacifique Sud depuis le Dernier Maximum Glaciaire

Financement

INSU-LEFE-IMAGO 2013 (2013-2016)

Porteuse du projet

S. Duchamp-Alphonse (GEOPS)

Collaborations

L. Beaufort (CEREGE), G. Siani (GEOPS), E. Michel (LSCE), N. Durand (LMC14), et C. Kissel (LSCE).

Les mesures du CO₂ piégé dans les glaces de l’Antarctique révèlent que la pCO₂ de l’atmosphère au dernier maximum glaciaire (DMG) était 80 à 110 ppmv plus faible que la valeur de pCO₂ enregistrée en période interglaciaire avant l’activité anthropique. Il s’avère que des changements significatifs dans la position et l’intensité des fronts océaniques et des vents d’ouest (westerlies) des hautes latitudes de l’Hémisphère Sud, pourraient expliquer à eux seuls ces changements importants de pCO₂ atmosphérique, en influant sur i) la pompe physique (ventilation des masses d’eaux océaniques intermédiaires et profondes); ii) l’efficacité de la pompe biologique (variations de la production primaire) ; et iii) la couverture de glace, c.à.d 3 mécanismes impactant significativement l’amplitude des échanges de CO₂ entre le réservoir océanique et le réservoir atmosphérique.
L’objectif de ce projet est de mieux définir l’impact du système océan-atmosphère des hautes latitudes Sud sur les niveaux globaux de pCO₂ de la dernière déglaciation, en abordant simultanément, la question des pompes physiques et biologiques. Il s’agit plus particulièrement de répondre aux problématiques : i) du régime des vents d’ouest et des fronts océaniques impactant la ventilation des masses d’eaux océaniques intermédiaires et profondes de l’océan Pacifique Sud (stratification des eaux vs upwellings) ; et ii) de l’efficacité de la pompe biologique (variations de la production primaire) depuis le DMG, via l’étude des assemblages de coccolithes (phytoplancton calcaire) et les mesures des teneurs en COT et CaCO₃ des 3 carottes sédimentaires prélevées dans le secteur Pacifique de la zone Subantarctique. Dans le cadre de la thèse d’Elisabeth Teca (2019-2022), ce projet est complété par l’étude des assemblages de diatomées (phytoplancton siliceux) des carottes sédimentaires MD07-3088 et MD07-3082.

Figure : Carte représentant la localisation géographique des carottes étudiées dans ce projet (MD07-3100, MD07-3088 et MD07-3082), décrivant un transect latitudinal dans la zone subantarctique du secteur Pacifique, et susceptibles d’avoir enregistré la dynamique des fronts océaniques de la région depuis le Dernier Maximum Glaciaire.

Thèse associée

Elisabeth Teca