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Faits marquants 2016

07 novembre 2016

Tree ring δ18O chronologies from two native species (Fitzroya cupressoides and Nothofagus pumilio) in northern Patagonia were developed to assess their potential for paleoclimate reconstructions. The five annually resolved cellulose chronologies of oxygen isotopic compositions (d18Ocell; two for F. cupressoides and three for N. pumilio) are located on the Andes along the steep west-to-east precipitation gradient. Over the common 60 years long interval, the five site-d18Ocell chronologies exhibit a strong common signal as indicated by the significant mean intercorrelation (r = 0.61, p<0.05) and the high percentage (65%) of total variance explained by the first empirical orthogonal function.


 

27 octobre 2016

 

Résumé :

La dernière période interglaciaire (LIG, ~129-116 milliers d’années avant aujourd’hui) constitue la période la plus récente permettant d’étudier un réchauffement de plusieurs milliers d’années au-dessus du niveau de temperature pré-industriel. Son enregistrement permet d’étudier les réponses respectives des calottes de glace du Groenland et de l’Antarctique à un réchauffement exceptionnel et de servir de période de référence pour tester les modèles climatiques. Les changements récents d’épaisseur de la calotte de glace et de température de surface au Groenland pendant cette période ont été récemment obtenus à partir d’enregistrements dans la carotte au groenlandaise de NEEM.

Ces résultats ont conduit au paradoxe suivant. A partir de la mesure des isotopes de l’eau, un niveau de température locale important a été déterminé (+7.5 ± 1.8°C plus chaud que pour la période pré-industrielle sur le site de déposition de NEEM à 126000 ans avant aujourd’hui sans correction de changement d’altitude de calotte de glace entre le dernier interglaciaire et le le pré-industriel). En parallèle, les mesures de contenu en air dans la même carotte de NEEM montre que l’épaisseur de la calotte au site de déposition de NEEM n’était pas très différente de l’épaisseur pré-industrielle ce qui suggère une résilience de la calotte groenlandaise à un fort réchauffement atmosphérique ce qui n’est pas prédit par les modèles.

Dans cette étude, nous utilisons une méthode indépendante des isotopes de l’eau (potentiellement biaisés par des effets de saisonnalité ou de source des masses d’air) pour la reconstruction de la température atmosphérique sur le site de NEEM au LIG. A partir de la mesure du d15N dans l’air piégé dans la glace et de la relation entre taux d’accumulation et température au Groenland, nous estimons ainsi que la température de surface au site de déposition de NEEM lors du dernier interglaciaire était plus chaude de +8.5±2.5°C par rapport à la période pré-industrielle. Cette estimation est en accord avec le réchauffement de 7.5±1.8°C estimé par les isotopes de l’eau et comparable dans la barre d’erreur avec la différence de température obtenue par la même méthode au site Groenlandais de NGRIP.

Les simulations climatiques effectuées avec la topographie actuelle de la calotte groenlandaise ne permettent pas de simuler un réchauffement aussi fort que celui reconstruit mais des tests de sensibilité montrent que des amplitudes allant jusqu’à +5°C peuvent être obtenues en imposant des changements dans l’étendue de la glace de mer et la topographie de la calotte groenlandaise.

29 juillet 2016

Immigration and mobility in the mediaeval and post-mediaeval periods in Norway has, up until now, mainly been discussed on the basis of historical sources. This paper presents the results of stable oxygen isotope (d18O) analyses of the 1st and 3rd molars from 95 individuals from mediaeval and post-mediaeval Trondheim, as well as new information about the d18O composition in the precipitation and drinking water in Trondheim. Through these analyses, the authors have attempted to shed light on the age of migrating individuals and directions of the migrations, investigate temporal changes with regard to migration, as well as making suggestions regarding the proportion of immigrants to locals in the population.

25 juillet 2016

 

The isotopic composition of oxygen and deuterium in surface snow from East Antarctica varies primarily as a function of the local temperature. The snow that is deposited undergoes metamorphism (modification of grain shapes), as well as densification under the weight of overlying layers. These two processes ultimately lead to ice layers where the isotopic compositions are preserved over hundreds of millennia and can be used to reconstruct past climate variations. However, concerns have been raised about the impact of metamorphism on the snow (and therefore the ice) isotopic compositions. To better understand how the climatic signal is passed from the precipitation to the snow, we present here results from varied snow samples from East Antarctica. Surface snow samples collected along traverses were analyzed for δ18O, d-excess and 17O-excess. The results show that the distillation process controls the coast-to-dome evolution of δ18O as well as d-excess. For 17O-excess, the coastal values are modified only in very remote areas, where kinetic fractionation at condensation becomes significant. Precipitation samples collected one-year round at Dome C and Vostok show the same relationship between parameters as the surface snow samples, indicating that the same processes are active. However, the slope of the δ18O/T relationship is lower in the precipitation compared to the surface snow from traverses, suggesting that using either geographical or temporal slopes could lead to significant differences in the temperature reconstructed from ice cores. We also present results from year-round measurement of surface snow samples at Dome C (same processes) and from snow pits (possible stratospheric influence on 17O-excess at Vostok and S2).

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21 juillet 2016

Les éruptions volcaniques sont parmi les plus impressionnants phénomènes géologiques à la surface de la terre. Cependant, leur représentation figurative reste récente et extrêmement rare pour la période préhistorique : le plus ancien témoignage d’un tel événement dans l’histoire humaine ne remonte qu’à environ 9000 ans.

Une étude menée par plusieurs équipes françaises1 suggèrent que parmi les célèbres peintures et gravures qui ornent la grotte de Chauvet-Pont d’Arc2 (Ardèche, France), des signes en gerbes constitués de deux faisceaux de lignes courbes divergentes pourraient être la représentation d’une ou plusieurs éruptions volcaniques stromboliennes du Bas-Vivarais à seulement 35 km au Nord-Ouest de la Grotte.

 

En effet, les toutes nouvelles datations par la méthode 40Ar/39Ar de plusieurs éruptions coïncident avec les datations (14C et de thermoluminescence) des gravures et des occupations Aurignaciennes de la grotte (34-36 ka). Ces représentations, particulièrement bien visibles dans la Galerie des Mégacéros ou quatre des ces signes en gerbes sont répertoriés, seraient antérieures de plus de 34 millénaires aux observations de Pline le Jeune de l’éruption du Vésuve et pré-dateraient de plus de 28 millénaires la fresque de Çatalhöyük (Turquie), actuellement considérée comme la plus ancienne représentation d’une éruption dessinée par une main humaine.

19 juillet 2016

La carotte de glace EPICA, forée à Concordia au sommet du Dôme C, remonte sur près de 800 000 ans et permet de reconstruire le climat du passé à partir entre autres de la composition isotopique de l’eau (δ18O, δ17O et δD). La formation de la glace sur le plateau Antarctique implique de nombreux phénomènes dont les processus ne sont pas forcément bien connus. En particulier, les échanges avec la vapeur d’eau dans l’atmosphère constituent une part non négligeable du budget annuel d’accumulation.  Ici, nous présentons les premières mesures de composition isotopique de la vapeur d’eau à Dôme C, l’un des lieux les plus froids et les plus secs du monde.

19 juillet 2016

L’humidité relative est un paramètre climatique important. Combiné au paramètre température, elle permet d’estimer la concentration en vapeur d’eau atmosphérique, composant majeur du cycle de l’eau et gaz à effet de serre. Reconstituer sa variabilité au cours du temps est donc important pour les comparaisons modèles/données et l’amélioration de la précision des simulations climatiques. Or il existe très peu de traceurs quantitatifs de l’humidité relative. L’humidité relative est un paramètre climatique important. Combiné au paramètre température, elle permet d’estimer la concentration en vapeur d’eau atmosphérique, composant majeur du cycle de l’eau et gaz à effet de serre. Reconstituer sa variabilité au cours du temps est donc important pour les comparaisons modèles/données et l’amélioration de la précision des simulations climatiques. Or il existe très peu de traceurs quantitatifs de l’humidité relative.

Très récemment, les développements analytiques et méthodologiques en spectrométrie de masse et spectrométrie laser ont permis d’atteindre suffisamment de précision  pour mesurer dans l’eau, la vapeur d’eau et les silicates l’isotope 17O dont l’abondance dans l’environnement est très faible. Cette abondance s’exprime via le 17O-excess. Le 17O-excess dépend de l’influence du fractionnement cinétique relativement au fractionnement à l’équilibre, au site d’évaporation. Positif dans la vapeur d’eau et négatif dans l’eau sujette à évaporation, il augmente lorsque l’humidité relative diminue. Si le 17O-excess de l’eau est aujourd’hui largement utilisé pour interpréter les archives glaciaires, il reste très peu utilisé pour appréhender les variations d’humidité atmosphérique en milieu continental de basse et moyenne latitudes.

Aujourd’hui  notre équipe est en mesure d’atteindre les précisions analytiques nécessaires à la mesure du 17O-excess au sein du cycle de l’eau et dans les silicates. Les phytolithes, qui sont des particules micrométriques de silice amorphe hydratée précipitent dans les cellules des plantes en équilibre isotopique avec l’eau de la plante. Nos premiers résultats montrent que la signature en 17O-excess de phytolithes provenant de formations herbacées et forestières est corrélée avec l’humidité relative moyenne annuelle. Ce projet se propose donc de développer l’utilisation de la signature en 17O-excess des phytolithes pour quantifier les variations d’humidité relative atmosphérique passées.

Dans cet objectif il est prévu dans une 1ère étape de quantifier les mécanismes responsables des signatures en 17O-excess que l’eau acquière le long du continuum sol/plante/atmosphère, grâce à une expérience en microcosme. Festuca arundinacea (graminée) sera cultivée dans 12 chambres de cultures sous conditions de température, d’humidité relative, d’évaporation, de transpiration et de condensation différentes (et contrôlées).

Dans une deuxième étape il est prévu de calibrer, à partir de l’expérience en microcosme, les relations entre signature en 17O-excess des phytolithes, évaporation du sol, transpiration foliaire et humidité atmosphérique. On utilisera ensuite ces relations pour interpréter la signature en 17O-excess de phytolithes fossiles (0-14ka) du NW Iranien en termes de variations d’humidité relative.

Il se structure autour d’une collaboration entre le CEREGE (Aix en Provence), le LSCE (Gif-sur-Yvette), l’IMBE (Aix en Provence), la Western University (Canada) et le Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science de l’Université de Miami (USA). Il est réalisable grâce aux installations, équipements et expertises offertes par l’ECOTRON-Montpellier, « Très Grande Infrastructure de Recherche » en écologie du CNRS.

01 janvier 2016
Kageyama, M., Braconnot, P., Marzin, C., Combourieu Nebout, N., Duplessy, J.-C., Kallel, N., Michel, E., Montade, V.

Le climat de la dernière période glaciaire est marqué par de fortes instabilités climatiques, partout sur le globe. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes de téléconnexion par lesquels des anomalies climatiques en Atlantique Nord peuvent être associés à d’autres anomalies climatiques, loin de l’Atlantique Nord. Dans un premier travail (Marzin et al., 2013), nous nous sommes intéressés aux variations de la mousson africaine, documentées grâce à une carotte sédimentaire (MD77-176) située dans le golfe du Bengale. Ces données conduisaient à émettre l’hypothèse d’une augmentation de la mousson indienne lors des événements de Dansgaard-Oeschger, et d’une diminution de cette mousson pendant les stades et les événements de Heinrich. Des expériences numériques menées avec IPSLCM4 confirment cette hypothèse : lorsque le modèle, en contexte glaciaire, est soumis à un flux d’eau douce en Atlantique Nord, la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique (AMOC) ralentit, l’Atlantique Nord se refroidit, et de manière concomitante, la mousson indienne s’affaiblit (Figure). De expériences menées avec le modèle atmosphérique LMDZ ont permis d’affiner le mécanisme de téléconnexion : celui-ci est lié aux changement de température dans l’Atlantique tropical associés à la diminution de l’AMOC, et non directement au refroidissement en Atlantique Nord. Les changements tropicaux sont ceux qui peuvent faire migrer le jet subtropical vers le Sud, refroidir le plateau Tibétain et in fine diminuer l’intensité de la mousson.

Dans Montade et al., 2015, nous avons examiné les changements climatiques en Amérique du Sud (au Brésil et en Patagonie chilienne) et montré que la aussi, les changements de SST en Atlantique tropical étaient la clé pour expliquer les changements climatiques abrupts plus au Sud.

Cette méthodologie, alliant données, modèles couplé, et modèle atmosphérique forcé par des anomalies de SST régionales obtenues dans les simulations couplées, s’est avérée payante pour progresser sur la compréhension des événements abrupts.

 

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