Annuellement, une centaine de chercheurs postdoctoraux, toutes sciences confondues, remportent les prestigieuses bourses Banting en démontrant leur leadership et leur excellence en recherche. Ils ont proposé un projet de recherche d’une qualité sans pareil en accord avec les objectifs de recherche et les priorités stratégiques de leurs directeurs et établissements d’accueil.

L’UQAC est fière d’accueillir sa première boursière postdoctorale Banting : Dre Ségolène Vandevelde. Elle est sous la direction du professeur L.Paul Bédard à l’Unité d’enseignement des sciences de la Terre et directeur du Centre d’études sur les ressources minérales (CERM). Le professeur Érik Langevin de l’Unité d’enseignement en sciences des sociétés et des territoires et directeur du Laboratoire d’histoire et d’archéologie du Subarctique oriental (LHASO) et la professeure Adelphine Bonneau affiliée aux départements de chimie et d’histoire de l’Université de Sherbrooke assurent sa codirection. Dre Vandevelde contribuera au projet DARQ (Dater l’Art Rupestre au Québec) qui a été financé par une subvention Audace en 2020.

Madame Vandevelde a obtenu un baccalauréat en anthropologie de l’Université de Montréal, une maitrise en archéologie et histoire de l’art de l’Université d’Aix-Marseille et un doctorat en archéologie, anthropologie, et préhistoire de l’Université de Paris 1 – Panthéon-Sorbonne. Elle a été chercheuse postdoctorale de la Fondation des Treilles à l’Université Paris Nanterre et Paris 1 – Panthéon-Sorbonne (UMR7041 ArScAn, MSH Mondes) et à l’Université Paris Saclay (CNRS, UMR8212 LSCE-IPSL). Elle a publié une quinzaine d’articles révisés par les pairs et 4 chapitres de livre. De plus, elle a remporté de nombreux prix et distinctions.

La contribution de la boursière portera plus particulièrement sur une approche originale visant à réaliser un calage micro-chronologique des peintures rupestres au Québec. Ces peintures révèlent autant l’occupation du territoire que la pensée et la spiritualité des populations autochtones. Il est important d’établir leur chronologie afin de les replacer dans leur contexte historique. Au LabMaTer, elle utilisera les spectromètres de masse quadripôles et temps de vol couplés à l’ablation laser pour obtenir des données géochimiques in situ et la microscopie en cathodoluminescence. Elle pourra profiter des partenariats établis par le LHASO auprès des Premières Nations québécoises. Par ailleurs, elle bénéficiera des équipements et de l’expertise du Laboratoire Archéosciences et Sciences du Patrimoine de l’Université de Sherbrooke, spécialisé dans la caractérisation des peintures rupestres et leur datation par le radiocarbone. Enfin, Dre Ségolène Vandevelde effectuera des analyses complémentaires au sein de la Plateforme Analytique Géosciences Paris Saclay (PANOPLY) en France, sous la codirection de la professeure Edwige Pons-Branchu (Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement), ce qui démontre également la portée internationale de ce projet de recherche sur l’art rupestre au Québec.

Communiqué reprise de celui de l'UQAC

https://banting.fellowships-bourses.gc.ca/fr/2021-2022-fra.html

​Une équipe du LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) a participé à des travaux de reconstruction des températures et précipitations pour les continents, à la dernière époque glaciaire, à partir de granules de vers de terre. Une période au cours de laquelle les données sur le climat des continents font particulièrement défaut.

Les paléoclimatologues disposent d'informations en abondance sur le climat dans les océans et dans la glace mais ce n'est pas le cas pour les continents. Ils ont donc développé une nouvelle méthode de reconstitution des paramètres du climat sur les continents.

L'emploi de granules de vers de terre afin de reconstituer le climat passé sur les continents est une nouvelle méthode qui avait été initiée par le LSCE et le laboratoire de géographie physique (Université Paris Panthéon Sorbonne, CNRS). Ces granules calcitiques sont particulièrement pratiques puisqu'ils sont porteurs d'informations paléoclimatiques et sont datables.

Secrétés par les vers de terre, ils peuvent en effet être datés précisément grâce à la mesure de carbone 14, en utilisant la désintégration naturelle de l'isotope radioactif du carbone (¹⁴C). Puis en analysant les ratios entre les isotopes stables de l'oxygène et du carbone, il est possible de déterminer la température ou les précipitations au moment où les granules se sont formés. Les prélèvements de granules sont particulièrement intéressants dans les dépôts éoliens glaciaires (lœss), qui sont plus volumineux que d'autres couches géologiques pour une même période et, de ce fait, conduisent à une meilleure résolution temporelle.

Cette nouvelle méthode a été mise en œuvre dans la vallée du Rhin dans des lœss datant de 45 000 à 22 000 ans.

Elle montre que le climat y était plus sec qu'aujourd'hui (environ 70% d'humidité en moins) et beaucoup plus froid, avec des températures inférieures de 4 à 11°C tout au long de cette période. Elle met également en évidence que même pendant les rebonds vers des phases moins drastiques de la période glaciaire (interstade), l'amélioration n'était que de 1 à 4°C de plus pour les étés, un écart beaucoup plus faible que ce que ne voient les archives glaciaires pour l'échelle globale. 

​Deux chercheuses du LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) ont publié un article dans un numéro hors-série d'Archeologia à l'occasion de l'inauguration du fac-similé de la grotte Cosquer dans le département des Bouches-du-Rhône.

Cette grotte préhistorique ornée, aujourd'hui envahie par la Méditerranée et uniquement accessible en plongée, a fait l'objet de nombreuses études. Elle possède des représentations pariétales dessinées au charbon de bois, en très bon état.  Dès la découverte de la grotte en 1991, des prélèvements d'échantillons sur des représentations pariétales ont été effectués et ont fait l'objet d'une datation au ¹⁴C (déduite du rapport des isotopes ¹⁴C/¹²C de l'échantillon que l'on compare au rapport ¹⁴C/¹²C actuel).

Les échantillons ont été prélevés sur différentes représentations : 18 animaux, 5 mains négatives et 6 graphiques abstraits. 9 fragments de charbon de bois présents sur le sol. Toutes les datations, sauf une réalisée à Lyon sur des charbons de bois trouvés au sol, ont été effectuées au LSCE en utilisant la spectrométrie de masse par accélérateur (Tandétron à Gif-sur-Yvette dès 1991, Artémis à Saclay depuis 2007) en raison de la masse de carbone très faible qui peut être prélevée sur les peintures pariétales.

En outre, deux fragments de spéléothèmes (concrétions calcaires qui se forment dans une cavité souterraine) qui recouvrent le sol de la grotte ont également été datés par la méthode uranium-thorium, via la spectrométrie de masse à multi-collecteurs couplée à un plasma inductif au LSCE. Cette datation a indiqué qu'ils se sont déposés pendant l'Holocène (époque géologique s'étendant sur les 12 000 dernières années, toujours en cours), preuve que la grotte reçoit toujours des eaux d'infiltration et témoigne d'un concrétionnement postérieur au Paléolithique.

Les âges des différentes peintures pariétales se situent entre 33 000 et 20 000 ans, en bon accord avec le fait que la grotte n'était accessible aux humains que pendant les périodes glaciaires, alors que le volume de l'eau gelée dans les glaciers avait provoqué une baisse du niveau de la mer.

Les différentes datations ont permis de mettre en évidence deux grandes périodes de décoration de la grotte, séparées par plusieurs millénaires :

• Une première période date de 33 000 à 29 000 ans ; elle est caractérisée par les mains négatives, 4 animaux et 2 figures abstraites.
• Une seconde période datant de 25 000 à 20 000 ans Before Present (« avant le présent » qui est fixé à l'année 1950), comporte le reste des animaux et les figures abstraites. Pendant cette période, on trouve également les traces de 2 foyers.

Les datations ont aussi montré quelques résultats inattendus. Des représentations d'animaux dont les tracés stylistiques sont similaires et qui proviennent de la même zone dans la grotte, se sont avérées dater de 2 périodes très différentes. L'hypothèse la plus probable est qu'il y a eu entre les deux périodes d'occupations un maintien des conventions stylistiques et les hommes préhistoriques de la seconde période ont recopié les premiers dessins. Une seconde hypothèse, moins probable, est la réutilisation tardive de charbons abandonnés lors de la première période d'occupation.

La grotte Cosquer est aujourd'hui l'une des grottes ornées qui a fait l'objet du plus grand nombre de datations ¹⁴C mais ce nombre reste faible au regard de l'abondance de son décor pariétal dont la réalisation suscite encore de nombreuses questions qui devront être levées avant que la mer ne les détruise.

Notre-Dame de Paris, the so famous Catholic cathedral standing on Ile de la Cité in Paris, was built in 1163, largely completed by 1260, then frequently modified in the following centuries until a major restoration between 1844 and 1864. All these steps of construction and modifications involved the frame, so-called “la forêt” (the forest). So, the woods used throughout the cathedral’s history are samples and memories of the forests of oaks grown in the Paris Basin since the Middle Ages. The unfortunate destruction of the cathedral on 15th April of 2019, which miraculously spared a part of the frame, made these woods accessible to the scientific community. Some scientists are particularly interested in the isotopic composition of wood as memory of past climate and as a clock to the past. On one part, the oxygen and carbon isotopes (d13C and d18O) of tree-ring cellulose will bring light to past climate. Indeed, the isotopic composition of this component is determined by the conditions surrounding the trees during their growth. The variations of d13C and d18O with time, recorded in the successive rings built by the trees year after year, allows reconstructing the evolution of some
environmental or climatic parameters such as temperature or humidity. Isotope dendroclimatology, a
rapidly expanding field of investigation, is applied to old living trees, sub-fossil woods from buildings or even fossil material to reconstruct past climate. This methodological approach will be applied to the cathedral's oak timbers that have escaped severe charring and to contemporaneous unburned woods from other buildings (Figure 1). On the other part, measuring ring by ring the residual content of 14C isotope in cellulose will make it possible to refine the 14C clock which allows to date any material containing carbon. This will be achieved by providing new portions of the global calibration curve for the continental Western Europe from the 12th to the 18th century, from uncharred "forest" of Notre-Dame.

Daux V., Hatté C., duBoisgueheneuc D., Beck L., Richardin P. The ‘forest’ of Notre dame de Paris: a path into medieval climate and time. Journal of Cultural Heritage, In press

Tree-ring width (TRW) chronologies have been widely and long-time used to reconstruct past climate variations in the Andes in South America. The use of tree-ring isotopic chronologies is still not widespread in this region although they have proved to be very efficient climate proxies. Araucaria araucana (Molina) K. Koch is a conifer tree species with some multi-century-old individuals that offers an excellent opportunity to measure stable carbon (δ13C) and oxygen (δ18O) isotopes in cellulose from long tree-ring records. Here, we explore whether current or stored carbohydrates are used for A. araucana radial growth and we assess the potential of a tree-ring isotopic record to study past climate variability. Eleven A. araucana cores from a dry and high-elevation forest at the northern border of Patagonia, Argentina (38◦55’S, 70◦44’W) were selected for stable isotopes analyses. The strong correlation between the isotopic composition of the first and second parts of the same ring, but also the strong relationships between δ13C and δ18O records with climate parameters of the current growing season such as temperature, show that tree-rings are built mostly with carbohydrates produced during the current growing season with little or no supply from storage or reserves. This finding leads to reconsidering the interpretation of the legacy effect (i.e. ecological memory effects) based on the previously described strong negative correlation between A. araucana TRW chronologies and previous growing season temperature and suggests a dependence of radial tree growth on the level of development of organs. Regarding climate sensitivity, the A. araucana tree-ring δ13C chronology is strongly related to current summer temperature (r = 0.82, p < 0.001), vapour pressure deficit (VPD; r = 0.79, p < 0.001), precipitation (r = -0.53, p < 0.001) and SPEI2 (r = - 0.73, p < 0.001) (Figure 1). These strong relationships support the use of δ13C of A. araucana tree-ring cellulose to reconstruct past temperature variations at regional scale in relation with large-atmospheric drivers of climate variability such as the Southern Annular Mode. The A. araucana tree-ring δ18O chronology is also correlated with temperature (r = 0.42, p < 0.01) and VPD (r = 0.45, p < 0.01) of the winter preceding the growing season. This suggests that trees are using water from precipitation infiltrated in the soil during the previous recharge period (autumn-winter). The weak correlations of δ18O with current summer atmospheric conditions and the decoupling between δ18O and δ13C, may be due to a high rate of oxygen exchange between sugars and xylem water (Pex) during cellulose synthesis, which dampens evaporative isotopic fractionation.

Référence : Penchenat T., Daux V., Mundo I ., Pierre M., Stievenard M., Srur A., Andreu-Hayles L., Villalba R.
Dendrochronologia 74, 2022 125979.

L’anticipation des effets du changement climatique est désormais un objectif de plus en plus partagé. La révision de cette évolution repose sur deux piliers : la reconstitution des variations climatiques passées et la modélisation des variations futures, basée sur les lois physiques qui régissent le climat. La connaissance du passé permet de séparer les effets imputables à l’homme des effets naturels et de tester la capacité des modèles à décrire le climat.
Nous proposons une vision globale du changement climatique en dressant un large panorama des évolutions climatiques, allant de celles du passé (du mésolithique, environ 9 000 ans avant J.C., au début du XXIe siècle) à celles prédites dans un futur plus ou moins proche. Considérant tout particulièrement l’évolution climatique en France métropolitaine, des reconstitutions et des prédictions solidement acquises sont présentées essentiellement pour les variables climatiques à ce jour les plus étudiées : la température et la pluviométrie.

Référence : Daux V., Garcia de Cortazar-Atauri I. Le climat ses évolutions passées et futures. Chapitre 1, In : Adaptation des productions fruitières au cahngement climatique, Legave J.-M. coord., Editions quaea, Versailles, 19-38. ISBN : 978-2-7592+3251-2.

This Open Access volume highlights how tree ring stable isotopes have been used to address a range of environmental issues from paleoclimatology to forest management, and anthropogenic impacts on forest growth. It will further evaluate weaknesses and strengths of isotope applications in tree rings. In contrast to older tree ring studies, which predominantly applied a pure statistical approach this book will focus on physiological mechanisms that influence isotopic signals and reflect environmental impacts. Focusing on connections between physiological responses and drivers of isotope variation will also clarify why environmental impacts are not linearly reflected in isotope ratios and tree ring widths. This volume will be of interest to any researcher and educator who uses tree rings (and other organic matter proxies) to reconstruct paleoclimate as well as to understand contemporary functional processes and anthropogenic influences on native ecosystems. The use of stable isotopes in biogeochemical studies has expanded greatly in recent years, making this volume a valuable resource to a growing and vibrant community of researchers.
About the chapter: In this chapter we introduce the climate signal in stable isotope tree-ring records, with the emphasis on temperate forests. The development of the subdiscipline is recapped followed by an exploration of isotope dendroclimatic records by geography and, broadly, by isotopic species. Whilst there are still questions to be answered around signal strength and age-related effects in different environments and in different species, the proxy is now contributing to palaeoclimatology in a far greater way than in the days of the first hints of ‘isotope tree thermometers’. Due to the greater complexity seen in stable carbon isotope interpretations, we explore response groupings with example references given for each category of proxy response. Finally, we summarize the state of the art in isotope dendroclimatology and discuss possible future directions.

Référence : Gagen M., Battipaglia G., Daux V., Duffy J., Dorado-Linan I., Andreu-Hayles L. et al. Climate signals in stable isotope tree-ring records. Chap. 19, In: Stable Isotopes in tree rings, pp 537-579, Eds: R.T.W. Siegwolf, J.R. Brooks, J. Roden, M. Saurer. Tree Physiology series, Vol 8. Springer Int. Pub. ISBN: 978-3-030-92697-7.

Along the coasts of northern Alaska, in a treeless tundra environment, the primary wood resource for coastal populations is driftwood, a seasonal and exogenous resource carried by the major rivers of western North America. The potential of Alaskan coastal archaeological wood for tree-ring research was first assessed in the 1940s by archaeologist and tree-ring research pioneer J. L. Giddings (Figure 1). Despite his success, the difficulties of dendrochronological studies on driftwood and the development of radiocarbon dating during the 1950s resulted in the near-abandonment of dendrochronology to precisely date archaeological sites and build long sequences using archaeological wood in Alaska. In this study, we explored the possibilities and limitations of standard ring-width dendrochronological methods for dating Alaskan coastal archaeological wood. We focus on the site of Pingusugruk, a late Thule site (15th–17th CE) located at Point Franklin, northern Alaska. The preliminary results have been obtained from the standard dendrochronological analyses of 40 timber cross-sections from two semi-subterranean houses at Pingusugruk (Figure 2). We cross-correlated individual ring-width series and built floating chronologies between houses before cross-dating them with existing regional 1000-year-long master chronologies from the Kobuk and Mackenzie rivers (available on the International Tree-Ring Databank, ITRDB). These preliminary results confirm the potential of dendrochronology for a better understanding of the Thule period on climate and cultural change. Additional work on various dendro-archaeological collections using an interdisciplinary approach (geochemical analyses of oxygen isotopes and radiocarbon dating) will help develop and expand regional tree-ring chronologies and climatic tree-ring sequences in Alaska.

Référence : Taïeb J., Alix C., Juday G.P., Jensen A. M., Daux V. Dating coastal archaeological wood from Pingusugruk (15th-17th CE), Northern Alaska. International Journal of wood culture 2, 1-28.

Hydroclimate variability in tropical South America is strongly regulated by the South American Summer Monsoon (SASM). However, past precipitation changes are poorly constrained due to limited observations and high-resolution paleoproxies. We found that summer precipitation and the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) variability are well registered in tree-ring stable oxygen isotopes (δ18OTR) of Polylepis tarapacana in the Chilean and Bolivian Altiplano in the Central Andes (18–22°S, ∼4,500 m a.s.l.) with the northern forests having the strongest climate signal (Figure 1). More enriched δ18OTR values were found at the southern sites likely due to the increasing aridity toward the southwest of the Altiplano. The climate signal of P. tarapacana δ18OTR is the combined result of moisture transported from the Amazon Basin, modulated by the SASM, ENSO, and local evaporation, and emerges as a novel tree-ring climate proxy for the southern tropical Andes.

Référence : Rodriguez-Caton M., Andreu-Hayles L., Daux V., Vuille M., Varuolo-Clarke A., Oelkers R., Christie D.A., D’Arrigo R., Morales M., Rao M.P., Srur A., Vimeux F., Villalba R. Hydroclimate and ENSO Variability recorded by oxygen isotopes from tree rings in the South American Altiplano. Geophys. Res. Lett. 49, e2021GL0958

Mardi 27, mercredi 28 et jeudi 29 septembre 2022, Camille Asselin, Edouard Régnier et Jérémy Jacob ont été accueillis par la Division Curage du Service Technique de l'Eau et de l'Assainissement (Direction de l'Eau et de la Propreté) de la Ville de Paris pour visiter les bassins de dessablement du secteur Est du réseau d'assainissement. Nous avons accompagné les équipes d'égoutiers qui procédaient aux relevés des bassins. Il s'agit d'opérations qui visent à évaluer le taux de remplissage des bassins de décantation pour prévoir les opérations de curage quand ceux-ci sont remplis.

Dans le cadre de la thèse de Camille Asselin et du projet ANR EGOUT porté par Jérémy Jacob, les objectifs étaient multiples :

• Mieux comprendre le fonctionnement des bassins de dessablement : leur remplissage, le fonctionnement des bypass qui sont activés lors des opérations de curage pour dévier le flux d'eau et mettre à sec le sédiment, le fonctionnement des collecteurs auto-curants, les modalités d'accès aux ouvrages, etc...
• Evaluer les possibilités de carottage des sédiments. D'un point de vue technique et logistique (accès, mise en place des équipements...) mais aussi au regard de la dynamique de remplissage. A ce titre, les relevés du niveau de sable par les égoutiers constituent des données précieuses.
• Nouer le contact avec les égoutiers, les informer sur le projet EGOUT, être à l'écoute des informations qu'ils peuvent apporter au projet, évaluer ce que nos travaux peuvent leur apporter en retour.

A l'arrivée sur le site de Delesseux, nous avons été entièrement équipés par les services de la Ville de Paris. Bottes, combinaison, masque, autosauveur, lunettes, casque, harnais, détecteur 4 gaz. Nous bénéficions tous les trois d'une formation CATEC.

Nous avons visité 8 bassins de décantation : Vincennes, Allard, Soult, Wattignies, Saint Bernard, Faidherbe, Belleville et Ménilmontant. L'ensemble des objectifs a été atteint.

Nous avons pu apprécier le professionnalisme des équipes, leur connaissance du milieu et la maîtrise des risques par le respect des consignes de sécurité. Et, bien plus encore, nous avons apprécié l'accueil, les discussions très pointues sur le métier et sur le fonctionnement des égouts.

Site web du projet EGOUT : https://egout.cnrs.fr/

​Une collaboration franco-espagnole impliquant le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) a analysé deux stalagmites de la grotte de Nerja (Andalousie) afin d'éclairer les archéologues. Question : le niveau noir observé dans l'une d'elles est-il formé de suie et quel est son âge ?

L'objectif de la Journée Thématique était de sensibiliser la communauté de l'archéométrie et de la conservation aux sens. Il s'agissait à la fois de présenter quelques exemples de travaux visant à reconstruire les ambiances sensorielles passées et de questionner l'utilisation des sens dans la caractérisation des objets d'étude en archéométrie. Aussi, la journée s'est déroulée en deux temps. Le matin était dédié à des exposés scientifiques, organisés selon les cinq sens, qui ont présenté des travaux originaux sur les ambiances sensorielles de diverses époques, reconstruites par les techniques de l'archéométrie. L'après-midi était dédiée à des ateliers animés par des experts des sens durant lesquels les participants ont discuté de l'utilisation des sens dans la caractérisation de leurs objets d'étude, de manière à parvenir à des principes et des clés communes de caractérisation. Le déjeuner était en phase avec la thématique de la journée. Anaïs Tondeur, artiste plasticienne œuvrant à la frontière des Sciences et de l'Art, a accompagné cette journée.

En octobre 2021, des chercheures et chercheurs du Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE, Gif-sur-Yvette), de l’Institut des Sciences de l’Évolution de Montpellier (ISEM) et de l’Université Fédérale du Ceara (Brésil) ont parcouru l’état du Piauí pour prélever des carottes de sédiments lacustres et des échantillons de surface. L’objectif est de reconstruire l’évolution des conditions environnementales (climat, végétation) associées aux premières occupations humaines en Amérique du Sud.

Au retour au laboratoire, les carottes de sédiments ont été datées et analysées avec différents traceurs (pollen, analyses géochimiques, etc…).

Cette mission s’inscrit dans le projet ANR “SESAME” (Human paleoecology, Social and cultural Evolutions among first Settlements in Southern AMErica), porté par Eric Boëda (Archéologies et Sciences de l’Antiquité, Paris).

Au retour de la mission, les prises de vue ont été montées en vidéo par Edouard Régnier (LSCE) sous la forme d'un "roadtrip".

Site web du projet : https://sesame.hypotheses.org

Catastrophe patrimoniale, l’incendie de Notre-Dame en 2019 permet aussi d’accroître nos connaissances : les débris de la célébrissime cathédrale sont autant de précieux témoins du passé ! Cette série suit le chantier scientifique de Notre-Dame, où bois carbonisés et pièces en métal révèlent leurs secrets. Pour ce premier épisode, on fait parler la charpente...

La suite est à lire sur le site de The Conversation.

Penchenat T.

Thèse de doctorat de l’Université Paris-Saclay, sous la direction de V. Daux et I. Mundo
 
Depuis une centaine d’années, la partie Ouest de l’Amérique du Sud, de l’Altiplano à la Patagonie du Nord, connait des périodes de sécheresse de plus en plus longues et de plus en plus fréquentes. Cette tendance, qui est probablement en partie liée à l’expansion de la cellule atmosphérique de Hadley associée à une phase positive dominante de l’Oscillation Antarctique ces dernières décennies, se poursuivra d’après les modélisations climatiques.
 L’objectif de la thèse est de contribuer à améliorer la compréhension des processus responsables de cette évolution en reconstituant les variations hydro-climatiques passées en Patagonie du Nord. Ces dernières sont reconstituées à partir des variations temporelles de la composition isotopique en carbone (δ13C) et en oxygène (δ18O) de la cellulose des cernes d’Araucaria araucana, une espèce endémique de Patagonie dont l’aire de répartition est comprise entre 37°20’S et 40°20’S.
Les principaux résultats obtenus sont les suivants :  
-    La composition isotopique de la cellulose des A. araucana reflète les conditions climatiques de la saison de croissance en cours tandis que les largeurs de cernes dépendent davantage des conditions climatiques de la saison de croissance précédente. La remobilisation des réserves n’intervient donc pas dans la fabrication des sucres utilisés pour produire les cernes.
-    Les variations du δ13C et le comportement physiologique des arbres sont liés à l’humidité du milieu dans lequel ils évoluent. Il existe donc une différence entre les arbres poussant à l’Ouest des Andes, où les précipitations sont abondantes, plutôt sensibles aux variations de luminosité, et ceux poussant à l’Est dans un environnement plus sec, plutôt sensibles aux variations d’humidité.
-    Les variations de δ13C et de δ18O des cernes d’A. araucana évoluant dans un milieu sec et celles de la température et de l’humidité, elles-mêmes contrôlées par l’Oscillation Antarctique et la position de la branche descendante de la cellule de Hadley sont liées.
-    Le fort potentiel du δ13C de la cellulose des cernes d’A. araucana à enregistrer les variations de température et d’aridité d’été à l’échelle régionale permet de reconstituer les variations climatiques de Patagonie sur plusieurs siècles (315 ans) et met en avant une forte augmentation des températures maximales (+1°C) à la fin du XVIIIème siècle (Figure). A l’échelle régionale, les reconstructions climatiques révèlent une uniformisation des tendances (température et humidité) sur les dernières décennies, probablement en lien avec le changement climatique global qui devient le principal facteur de contrôle de la variabilité climatique.
- Le δ18O de la cellulose, contrôlé par les δ18O des précipitations et du sol, a lui aussi enregistré un changement climatique à la fin du XVIIIème siècle qui serait imputable, du moins en partie, à l’Oscillation Antarctique. Les déplacements de la branche descendante de la cellule de Hadley seraient également enregistrés par le δ18O jusqu’au milieu des années 1990, date à laquelle la cellule se serait probablement trop étendue pour affecter les A. araucana à ces latitudes.
- Les outils isotopiques s’avèrent donc prometteurs pour mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle des phénomènes qui touchent la Patagonie, notamment la contribution de la cellule de Hadley dans le changement global actuel du climat.
 
 

En s'appuyant sur des mesures isotopiques, une collaboration impliquant le BIAM (CEA-CNRS-AMU) et le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) est parvenue à quantifier la quantité de carbone relâchée dans le sol par les racines du mil, après quelques semaines de croissance seulement. Elle a ainsi pu identifier les lignées de mil offrant un stockage de carbone optimal et préservant le carbone plus ancien déjà présent dans le sol.

Lire la suite sur le site du CEA

Mercredi 9 mars s’est tenue la journée de lancement du projet ANR « EGOUT » à l’Académie du Climat à Paris. Plusieurs sessions d’échanges entre les partenaires scientifiques, des différents services de la ville de Paris, des organismes en lien avec la gestion des eaux usées et de dialogue science et société avec les citoyens ont été organisées.

La rencontre a démarré par un mot de bienvenu de Colombe Brossel, Adjointe à la maire de Paris en charge de la propreté de l’espace public, du tri et de la réduction des déchets, du recyclage et du réemploi suivi par une introduction de Pénélope Komitès, Adjointe à la Maire de Paris en charge de l’innovation, de l’attractivité, de la Prospective Paris 2030 et de la Résilience.

Après une introduction du déroulé de la journée par Elisabeth Lehec (Ville de Paris), Jérémy Jacob (LSCE), le porteur du projet, a effectué un tour d’horizon des objectifs du projet suivi par des présentations volet par volet des responsables scientifiques.

Nada Caud (LSCE), co-responsable avec Jérémy Jacob du workpackage « coordination et communication » a évoqué les missions de gestions de données et des échantillons et de la communication interne et externe.

 Catherine Carré (LADYSS), responsable du workpackage « participation citoyenne », a présenté les différents défis et objectifs de l’action de recherche participative.

Le volet suivi temporel a été dévoilé par Thomas Thiebault (METIS), responsable du workpackage 4. Pour finir la session de présentation, Régis Moilleron (LEESU) a développé les objectifs du volet cartographie spatiale, suivi par Camille Asselin qui a présenté les premiers résultats de sa thèse réalisée dans le cadre du projet.

La parole a ensuite été donnée à tous les participants afin qu’ils s’expriment sur leurs attentes et leur contribution au projet.

L’après-midi, des ateliers organisés par workpackage ont permis aux participants d’échanger avec les responsables scientifiques et des agents de la Ville de Paris de manière à infléchir la stratégie du projet au gré des envies qu’ils ont déclaré. Ces ateliers ont débouché sur des propositions d’actions qui seront rapidement mises en œuvre.

Une restitution des conclusions des ateliers ainsi qu’une conclusion générale a été donnée en fin de journée par Antoine Bastide, Directeur de Cabinet de Anne Souyris, et Jérémy Jacob.

Site web du projet EGOUT : https://egout.cnrs.fr/

Une collaboration internationale coordonnée par le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) propose une chronologie consolidée des principaux sites archéologiques des plateaux bordant la moyenne vallée du Rhône, entre 300 000 et 40 000 ans. Celle-ci ouvre la voie à une meilleure compréhension des peuplements humains du Paléolithique moyen dans cette région et de leur culture. ..

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Une collaboration impliquant le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) révèle une occupation d'Homo sapiens remontant à 54.000 ans dans un abri sous roche dans la Drôme, repoussant de 12.000 ans l'arrivée de nos ancêtres en Europe de l'Ouest..

Lire la suite sur le site du CEA.

Balasse M., Bellot-Gurlet L., Dillmann Ph., Geigl E.-M., Jacob J., Lebon M., Le Hô A.-S., Lefèvre J.-C., Leroyer C., Mathé V., Merle V., Mirabaud S. et Reiche I. (2021). Service, expertise et archéométrie : état d’une réflexion collégiale, ArcheoSciences, 45-2, 81-88. https://doi.org/10.4000/archeosciences.10759

Can we attribute the intense precipitation event in the Brisbane region in February 2022 to climate change?

This extreme precipitation event was unprecedented in the Brisbane region and very intense with respect to previous historical records in the broader Eastern coast of Australia. To understand to what extent climate change could have influenced this extreme event, researchers employed attribution methods, which aims to quantify the influence of climate change on a meteorological event and to investigate the physical mechanisms that lead to it.

In this paper, the ESTIMR team used two attribution methods: a classical one based on return time statistics and a new one introduced recently by the team and based on the atmospheric circulation. The first method consists in comparing the likelihood of observing an event so intense in the past with respect to the present. If this probability is greater in the present climate, it means climate change made this event more likely.  The second one compares the large air masses and the high and low pressure systems at the time of the rain bomb event. Then it determines if a similar situation had already occurred in the recent (1990-2020) and remote past (1950-1980). The systematic comparison between the recent and remote past allows them to compare the impacts of a similar atmospheric configuration when the influence of climate change on the atmosphere was still weak. 

The climate of Australia is strongly influenced by the natural evolution of the climate, in particular a large atmospheric and oceanic oscillation called El-Niño-Southern-Oscillation (ENSO). ENSO is a phenomenon of the Pacific region that irregularly alternates between two phases. During the event, ENSO was in the La Niña phase, which induces additional air moisture in the south West Pacific and wind circulation patterns that could have played a role in the intensity of the event. They adapt the attribution methods to compare between El Niño and La Niña phases and evaluate how ENSO could have played a role in the intensity of the event.

The statistical attribution shows that this event has a low probability of happening both in the past and present climates (less than one in a century). This first attribution method yields no clear signal of a climate change influence. The second method reaches similar conclusions, with no clear signal of climate change on precipitation for the atmospheric configuration observed. It is likely that the La Niña phase of the ENSO played a significant role in the intensity of the event.

These results are coherent with what the IPCC report states about rainfall over Australia, namely that “Available evidence has not shown an increase or a decrease in heavy precipitation over Australasia as a whole (medium confidence), but heavy precipitation tends to increase over Northern Australia (particularly the north-west) and decrease over the eastern and southern regions.” 

Reference

Cadiou*, C., Noyelle*, R., Malhomme, N., Faranda D.  Challenges in Attributing the 2022 Australian Rain Bomb to Climate Change. Asia-Pac J Atmos Sci (2022). https://doi.org/10.1007/s13143-022-00305-1

*Equal Contributions

Acknowledgments

A weather ensemble forecasting tool based on statistical and probabilistic methods

Ensemble weather forecasts can help to anticipate the risks and probabilities of extreme weather events. Nevertheless, weather forecasting is a complex task due to the chaotic behavior of the atmosphere [1]. This represents a major source of uncertainties in particular for the sub-seasonal lead times (from a few days to one month) [2]. To overcome those uncertainties, a large number of numerical simulations is necessary. 

In this study, we propose a weather ensemble forecasting tool based on statistical and probabilistic methods to generate ensemble weather forecasts [3]. The Analog-SWG is designed to mimic the behavior of climate variables [4] by assuming the relationship between past and future weather and using similarities in atmospheric circulation patterns [5]. We have tested the Analog-SWG to forecast European precipitation at a local scale ( i.e. station level: Berlin, Madrid, Paris and Toulouse) [3]. We assessed the performance of our forecasts against other forecasts from meteorological centers [3]. We found good performance in different regions of Europe for up to 10 days. We confirmed the importance of atmospheric circulation in driving the meteorological parameters. We also identified the influence of high and low pressure on good and bad forecasts [3].  

References

[1] Faranda, D., Messori, G., and Yiou, P.: Dynamical proxies of North Atlantic predictability and extremes. Scientific Reports (2017).

[2] Vitart, F., et al.: The Subseasonal to Seasonal (S2S) Prediction Project Database, Bulletin of the American Meteorological Society. (2017).

[3] Krouma, M., Yiou, P., Déandreis, C., and Thao, S.: Assessment of stochastic weather forecast of precipitation near European cities, based on analogs of circulation, Geosci. Model Dev. (2022).  

[4] Ailliot, P., Allard, D., Monbet, V., and Naveau, P.: Stochastic weather generators: an overview of weather type models, Journal de la Société Française de Statistique. (2015)

[5] Yiou, P. and Déandréis, C.: Stochastic ensemble climate forecast with an analogue model, Geoscientific Model Development. (2019). 

[6] Krouma, M., Silini, R., and Yiou, P.: Ensemble forecast of an index of the Madden Julian Oscillation using a stochastic weather generator based on circulation analogs, EGUsphere [preprint] (2022)

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Ensemble weather forecast with a stochastic weather generator and analogs of the atmospheric circ...

It’s widely believed that episodes of significant cold or snow should become less likely as a result of global warming. The Intergovernmental Panel on Climate Change fifth assessment report describes a “very likely” decrease in the number of ice days and low-temperature days with higher temperatures. There is also a strong consensus that average snowfall and snow cover are already decreasing in the Northern Hemisphere, and empirical evidence supports this view. An observed decrease in average snowfall in northern Italy over the last few decades has been linked to the rise in temperature due to climate change. Similar findings hold for the Alpine region, and for central and southern Italy.

A closely related issue is the dynamics of compound extreme cold and snowy events. As recent research has underlined, counterintuitive effects could make the trends for such compound events work differently. In the right conditions, for example, warmer surface and sea surface temperatures can enhance convective snowfall precipitation. In the case of Japan, one study has shown that the interaction between the Sea of Japan polar air mass convergence and topography may enhance extreme snowfalls in future climates, despite rising temperatures. Other research has shown in an ensemble of global climate simulations that while average daily snowfall will decline significantly with global warming, only small fractional changes will likely affect daily snowfall extremes.

In a recent study, Miriam, D'Errico, Flavio Pons and colleagues explore a number of questions surrounding this issue in greater detail. They focus on Italy, where recent cold and snowy spells have strongly affected ground and air transport. These researchers analyse simulations produced in a global circulation model under different emission scenarios, finding that both cold spells and snow should decrease overall. However, after averaging over many events, they also find that temperatures in the most plausible scenarios will still often be low enough to generate significant snowfall in single events. In conclusion, they suggest that the disruptive effects of these compound events may be substantially amplified by a broad and mistaken expectation that such events will become extremely unlikely on a warming planet.

D'Errico, M., Pons, F., Yiou, P., Tao, S., Nardini, C., Lunkeit, F., and Faranda, D.: Present and future synoptic circulation patterns associated with cold and snowy spells over Italy, Earth Syst. Dynam., 13, 961–992, https://doi.org/10.5194/esd-13-961-2022, 2022.

Changes in the climate dynamics have already modified characteristics and impacts of storms in France: the case  study of storm Alex 2020

by Mireia Ginesta

Extratropical cyclones play a key role in modulating the precipitation and wind in mid-latitudes and can be responsible for extreme wet and windy events. With global warming, the dynamics and thermodynamics associated with these atmospheric systems are being affected. However, due to the complexity of modelling the climate system, a challenge arises when evaluating the influence that climate change might have had in specific observed extreme cyclones. An effort towards this direction has been made by Extreme Event Attribution, a recent research field that aims to analize how global warming has modified the characteristics, such as frequency, intensity and duration, of an extreme event. A recent study led by Mireia Ginesta presents a methodology for attributing the changes in the underlying dynamics of extreme extratropical cyclones to ongoing climate change. They illustrate the methodology on storm Alex, a severe storm that affected southwestern Europe at the beginning of October 2020. Southern France and Northern Italy received numerous record-breaking precipitation amounts, such as 630 mm in just 24 hours in Sambughetto. Storm Alex caused more than 20 fatalities and an estimated economic loss of at least 2 and a half billion euros.

The study uses climate observations of the last seven decades to define two different climate periods: a past period from 1950 to 1984, and a more recent period, from 1986 to 2021. The latter represents a climate largely influenced by anthropogenic emissions, while in the former, the human influence on climate is weaker. They first identified 30 storms similar to Alex, which they named analogues, by selecting those that resemble Alex in terms of sea level pressure in each period. They then compared the characteristics of the storms of the past and present periods. They found that Alex-like storms in the more recent period have more meridional atmospheric pressure patterns, and they are more persistent. Storms in the present period become more common in autumn, when Alex took place. In terms of impacts, there is an increase in precipitation and wind gusts in Southern France and Northern Italy, increasing the probability of severe flooding events. Therefore, those changes collectively point to Alex-like storms more impactful and common in a warmer climate.

Reference

Ginesta, M., Yiou, P., Messori, G., Faranda, D. A methodology for attributing severe extratropical cyclones to climate change based on reanalysis data: the case study of storm Alex 2020. Clim Dyn (2022). https://doi.org/10.1007/s00382-022-06565-x 

Can we attribute the intense precipitation event in the Brisbane region in February 2022 to climate change?

This extreme precipitation event was unprecedented in the Brisbane region and very intense with respect to previous historical records in the broader Eastern coast of Australia. To understand to what extent climate change could have influenced this extreme event, researchers employed attribution methods, which aims to quantify the influence of climate change on a meteorological event and to investigate the physical mechanisms that lead to it.

In this paper, the ESTIMR team used two attribution methods: a classical one based on return time statistics and a new one introduced recently by the team and based on the atmospheric circulation. The first method consists in comparing the likelihood of observing an event so intense in the past with respect to the present. If this probability is greater in the present climate, it means climate change made this event more likely.  The second one compares the large air masses and the high and low pressure systems at the time of the rain bomb event. Then it determines if a similar situation had already occurred in the recent (1990-2020) and remote past (1950-1980). The systematic comparison between the recent and remote past allows them to compare the impacts of a similar atmospheric configuration when the influence of climate change on the atmosphere was still weak. 

The climate of Australia is strongly influenced by the natural evolution of the climate, in particular a large atmospheric and oceanic oscillation called El-Niño-Southern-Oscillation (ENSO). ENSO is a phenomenon of the Pacific region that irregularly alternates between two phases. During the event, ENSO was in the La Niña phase, which induces additional air moisture in the south West Pacific and wind circulation patterns that could have played a role in the intensity of the event. They adapt the attribution methods to compare between El Niño and La Niña phases and evaluate how ENSO could have played a role in the intensity of the event.

The statistical attribution shows that this event has a low probability of happening both in the past and present climates (less than one in a century). This first attribution method yields no clear signal of a climate change influence. The second method reaches similar conclusions, with no clear signal of climate change on precipitation for the atmospheric configuration observed. It is likely that the La Niña phase of the ENSO played a significant role in the intensity of the event.

These results are coherent with what the IPCC report states about rainfall over Australia, namely that “Available evidence has not shown an increase or a decrease in heavy precipitation over Australasia as a whole (medium confidence), but heavy precipitation tends to increase over Northern Australia (particularly the north-west) and decrease over the eastern and southern regions.” 

Reference

Cadiou*, C., Noyelle*, R., Malhomme, N., Faranda D.  Challenges in Attributing the 2022 Australian Rain Bomb to Climate Change. Asia-Pac J Atmos Sci (2022). https://doi.org/10.1007/s13143-022-00305-1

*Equal Contributions

Acknowledgments

Annuellement, une centaine de chercheurs postdoctoraux, toutes sciences confondues, remportent les prestigieuses bourses Banting en démontrant leur leadership et leur excellence en recherche. Ils ont proposé un projet de recherche d’une qualité sans pareil en accord avec les objectifs de recherche et les priorités stratégiques de leurs directeurs et établissements d’accueil.

L’UQAC est fière d’accueillir sa première boursière postdoctorale Banting : Dre Ségolène Vandevelde. Elle est sous la direction du professeur L.Paul Bédard à l’Unité d’enseignement des sciences de la Terre et directeur du Centre d’études sur les ressources minérales (CERM). Le professeur Érik Langevin de l’Unité d’enseignement en sciences des sociétés et des territoires et directeur du Laboratoire d’histoire et d’archéologie du Subarctique oriental (LHASO) et la professeure Adelphine Bonneau affiliée aux départements de chimie et d’histoire de l’Université de Sherbrooke assurent sa codirection. Dre Vandevelde contribuera au projet DARQ (Dater l’Art Rupestre au Québec) qui a été financé par une subvention Audace en 2020.

Madame Vandevelde a obtenu un baccalauréat en anthropologie de l’Université de Montréal, une maitrise en archéologie et histoire de l’art de l’Université d’Aix-Marseille et un doctorat en archéologie, anthropologie, et préhistoire de l’Université de Paris 1 – Panthéon-Sorbonne. Elle a été chercheuse postdoctorale de la Fondation des Treilles à l’Université Paris Nanterre et Paris 1 – Panthéon-Sorbonne (UMR7041 ArScAn, MSH Mondes) et à l’Université Paris Saclay (CNRS, UMR8212 LSCE-IPSL). Elle a publié une quinzaine d’articles révisés par les pairs et 4 chapitres de livre. De plus, elle a remporté de nombreux prix et distinctions.

La contribution de la boursière portera plus particulièrement sur une approche originale visant à réaliser un calage micro-chronologique des peintures rupestres au Québec. Ces peintures révèlent autant l’occupation du territoire que la pensée et la spiritualité des populations autochtones. Il est important d’établir leur chronologie afin de les replacer dans leur contexte historique. Au LabMaTer, elle utilisera les spectromètres de masse quadripôles et temps de vol couplés à l’ablation laser pour obtenir des données géochimiques in situ et la microscopie en cathodoluminescence. Elle pourra profiter des partenariats établis par le LHASO auprès des Premières Nations québécoises. Par ailleurs, elle bénéficiera des équipements et de l’expertise du Laboratoire Archéosciences et Sciences du Patrimoine de l’Université de Sherbrooke, spécialisé dans la caractérisation des peintures rupestres et leur datation par le radiocarbone. Enfin, Dre Ségolène Vandevelde effectuera des analyses complémentaires au sein de la Plateforme Analytique Géosciences Paris Saclay (PANOPLY) en France, sous la codirection de la professeure Edwige Pons-Branchu (Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement), ce qui démontre également la portée internationale de ce projet de recherche sur l’art rupestre au Québec.

Communiqué reprise de celui de l'UQAC

https://banting.fellowships-bourses.gc.ca/fr/2021-2022-fra.html

A weather ensemble forecasting tool based on statistical and probabilistic methods

Ensemble weather forecasts can help to anticipate the risks and probabilities of extreme weather events. Nevertheless, weather forecasting is a complex task due to the chaotic behavior of the atmosphere [1]. This represents a major source of uncertainties in particular for the sub-seasonal lead times (from a few days to one month) [2]. To overcome those uncertainties, a large number of numerical simulations is necessary. 

In this study, we propose a weather ensemble forecasting tool based on statistical and probabilistic methods to generate ensemble weather forecasts [3]. The Analog-SWG is designed to mimic the behavior of climate variables [4] by assuming the relationship between past and future weather and using similarities in atmospheric circulation patterns [5]. We have tested the Analog-SWG to forecast European precipitation at a local scale ( i.e. station level: Berlin, Madrid, Paris and Toulouse) [3]. We assessed the performance of our forecasts against other forecasts from meteorological centers [3]. We found good performance in different regions of Europe for up to 10 days. We confirmed the importance of atmospheric circulation in driving the meteorological parameters. We also identified the influence of high and low pressure on good and bad forecasts [3].  

References

[1] Faranda, D., Messori, G., and Yiou, P.: Dynamical proxies of North Atlantic predictability and extremes. Scientific Reports (2017).

[2] Vitart, F., et al.: The Subseasonal to Seasonal (S2S) Prediction Project Database, Bulletin of the American Meteorological Society. (2017).

[3] Krouma, M., Yiou, P., Déandreis, C., and Thao, S.: Assessment of stochastic weather forecast of precipitation near European cities, based on analogs of circulation, Geosci. Model Dev. (2022).  

[4] Ailliot, P., Allard, D., Monbet, V., and Naveau, P.: Stochastic weather generators: an overview of weather type models, Journal de la Société Française de Statistique. (2015)

[5] Yiou, P. and Déandréis, C.: Stochastic ensemble climate forecast with an analogue model, Geoscientific Model Development. (2019). 

[6] Krouma, M., Silini, R., and Yiou, P.: Ensemble forecast of an index of the Madden Julian Oscillation using a stochastic weather generator based on circulation analogs, EGUsphere [preprint] (2022)

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Ensemble weather forecast with a stochastic weather generator and analogs of the atmospheric circ...

​Une équipe du LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) a participé à des travaux de reconstruction des températures et précipitations pour les continents, à la dernière époque glaciaire, à partir de granules de vers de terre. Une période au cours de laquelle les données sur le climat des continents font particulièrement défaut.

Les paléoclimatologues disposent d'informations en abondance sur le climat dans les océans et dans la glace mais ce n'est pas le cas pour les continents. Ils ont donc développé une nouvelle méthode de reconstitution des paramètres du climat sur les continents.

L'emploi de granules de vers de terre afin de reconstituer le climat passé sur les continents est une nouvelle méthode qui avait été initiée par le LSCE et le laboratoire de géographie physique (Université Paris Panthéon Sorbonne, CNRS). Ces granules calcitiques sont particulièrement pratiques puisqu'ils sont porteurs d'informations paléoclimatiques et sont datables.

Secrétés par les vers de terre, ils peuvent en effet être datés précisément grâce à la mesure de carbone 14, en utilisant la désintégration naturelle de l'isotope radioactif du carbone (¹⁴C). Puis en analysant les ratios entre les isotopes stables de l'oxygène et du carbone, il est possible de déterminer la température ou les précipitations au moment où les granules se sont formés. Les prélèvements de granules sont particulièrement intéressants dans les dépôts éoliens glaciaires (lœss), qui sont plus volumineux que d'autres couches géologiques pour une même période et, de ce fait, conduisent à une meilleure résolution temporelle.

Cette nouvelle méthode a été mise en œuvre dans la vallée du Rhin dans des lœss datant de 45 000 à 22 000 ans.

Elle montre que le climat y était plus sec qu'aujourd'hui (environ 70% d'humidité en moins) et beaucoup plus froid, avec des températures inférieures de 4 à 11°C tout au long de cette période. Elle met également en évidence que même pendant les rebonds vers des phases moins drastiques de la période glaciaire (interstade), l'amélioration n'était que de 1 à 4°C de plus pour les étés, un écart beaucoup plus faible que ce que ne voient les archives glaciaires pour l'échelle globale. 

à l'occasion du colloque "post-inondation" organisé par le Cluster Eau-Milieu-Sols le 11/10/2022

Pour dimensionner les aménagements de protection contre les inondations, les aménageurs et gestionnaires utilisent des "pluies de projet" qui sont souvent trop faibles par rapport au vrai risque climatique.
Soit elles sont tirées de statistiques historiques (donc du climat passé), soit elles sont issues des résultats des modèles climatiques qui, même raffinés avec des modèles régionaux, restent très mal calibrés et ne produisent pas de tendances exploitables sous changement climatique.

Attributing Extreme Events to Climate Change using Observations and taking into account the Atmospheric Circulation

When extreme events are very rare, it is often difficult to prove that their probability of occurrence has changed due to climate change. Thus a new way of doing things has appeared to study the link between climate change and extreme events. This no longer attempts to compare frequencies of occurrence, but rather to understand how climate change influences the climatic parameters at the origin of extreme phenomena. This line of research seeks to establish the mechanisms that produce these extreme events. In this way, researchers can explain how global warming modifies the power, the duration or even the geographical extension of natural disasters.

This new current of research of the ESTIMR team, coordinated by Davide Faranda, is presented in the article “A climate-change attribution retrospective of some impactful weather extremes of 2021” which has just been published in the journal Weather and climate dynamics. the ESTIMR team has indeed proposed a new method for attributing extreme events to climate change without climate models, using only current and past meteorological observations.

For this, the ESTIMR team used the two-step method. First step: establish, using a map of atmospheric pressures, what were the large air masses and the high and low pressure systems at the time of the storm. Second step, determine if a similar situation had already occurred before climate change began to weigh on the atmosphere. For this, Faranda and his team used ERA 5, an European database that provides meteorological parameters for the atmosphere, land surface and sea since 1950. 

They looked in this archive for configurations similar to that of the extreme events analyzed over a period between 1950 and 1979, that is to say, when the effects of climate change were still weak, even imperceptible, and in the period 1992-2021 that is in the actual climate, affected by climate change.   The method also evaluates the role of internal variability of the climate system such as El Nino or the Atlantic Meridional overturning circulation.

The LSCE team used this method on a series of climate events that occurred in 2021. Among them, Cyclone Ida in the United States, the April cold wave in France, the tornadoes over the Po Valley in Italy, the winter storm Filomena in Spain and the Mediterranean cyclone Apollo. In most cases, they found a very clear link to climate change. However, Filomena and Apollo appear as peculiar events. Indeed, researchers have found no equivalent in historical records to the atmospheric configuration at the time of these events. "As we have not found a similar configuration, we are unable to determine the role of climate change in their occurrence", regrets Davide Faranda, in an interview for the CNRS journal. "However, this is not necesseraly a negative feature of the methodology that, on the contrary, is able to highlight unprecedented events", continue Faranda.

This method has been already applied to determine the role of climate change in enhnacing the impacts of the Corsica thunderstorm occured the 18 August 2022. The report of this study can be found here.  This method has already received the attention of the attribution community, as the journal Science dedicated a perspective article to this technique, among others. 

Reference

Faranda, D., Bourdin, S., Ginesta, M., Krouma, M., Noyelle, R., Pons, F., Yiou, P., and Messori, G.: A climate-change attribution retrospective of some impactful weather extremes of 2021, Weather Clim. Dynam., 3, 1311–1340, https://doi.org/10.5194/wcd-3-1311-2022, 2022.

La tornade du 23/1022 en France: Analyse météo et lien avec le Réchauffement Climatique 

Flavio Pons  (flavio.pons@lsce.ipsl.fr)

Abstract

Dimanche 23 octobre 2022, le Nord-Est de la France a été touché par un outbreak de tornade aux caractéristiques sans précédent pour la région et la saison depuis le début des observations. Dans cet article, nous analyserons la situation météorologique qui a conduit à l'événement, et discuterons du lien possible entre le changement climatique et les tornades en Europe. Nous ne couvrirons pas en détail les dégâts causés par les tornades et nous ne montrerons pas plusieurs images des tempêtes, qui peuvent être facilement trouvées dans plusieurs articles de journaux et publications sur les réseaux sociaux. L'objectif de cet article est plutôt de comprendre la configuration dynamique et thermodynamique qui a rendu cet événement possible, et de le placer dans le contexte de la variabilité climatologique actuelle et future de la France. Sauf indication contraire, les cartes présentées sont issues des runs 12Z du 23 octobre 2022 du modèle ARPEGE (cartes continentales) et WRF-NMM 2 km (cartes France), extraites de meteociel.fr.

Descriptif de l'événement

Dans l'après-midi du 23 octobre, la situation météorologique sur la France était caractérisée par la présence d'une dépression localisée sur l'Europe de l'Ouest, et d'un Anticyclone remontant d'Afrique du Nord, avec des maxima de géopotentiel sur la Méditerranée centrale (voir Fig. 1). Associé à cette dépression de grande échelle, il y avait un minimum de pression local situé à l'ouest de la Bretagne, dans le nord-ouest de la France, se déplaçant vers l'ENE. Cette configuration place la France dans une zone à fort gradient géopotentiel, à courbure cyclonique au-dessus de la moitié Nord du pays.

Figure 1 : champ de hauteur géopotentielle à 17h00 CEST pour le dimanche 23 octobre 2022. // Source : meteociel.fr

Vers 17h45 la cellule la plus au sud lâche une tornade sur Conty (Somme), et environ une demi-heure plus tard la tornade frappe Bihucourt (Pas-de-Calais). Comme le montre le composite radar de la Fig. 2, cet orage est devenu une grande supercellule à longue distance, qui a balayé une trajectoire de plus de 200 km, se déplaçant bien en Belgique. Nous verrons ce qu'est une supercellule et comment elle se forme dans la prochaine section de cet article. L'image radar montre également la trajectoire courbe de cette cellule, s'écartant de la ligne droite suivie par le système convectif global, signe connu de rotation cyclonique dans l'orage.

Figure 2 : Composite de réflectivité radar de 16h15 à 19h15. // Source : meteo60.fr

Alors que le rapport initial suggérait que cette cellule avait généré au moins 5 tornades, une enquête de terrain menée par Keraunos, l'observatoire français des orages violents et des tornades, la tornade qui a frappé Conty et Bihucourt est en fait restée au sol pendant 147 km (https://www.keraunos.org/actualites/fil-infos/2022/novembre/tornade-23-octobre-2022-bihucourt-conty-somme-nord-pas-de-calais), traversant la frontière franco-belge, ce qui en fait la plus longue trajctoire de tornade jamais enregistrée en France (le précédent record de 81 km appartenait à une tornade violente ayant frappé le Jura le 19 août 1890, voir https://www.keraunos.org/actualites/faits-marquants/1850-1899/tornade-saint-claude-19-aout-1890-ef4-jura-franche-comte-orage). L'enquête menée par Keraunos sur les dégâts observés à Bihucourt a conclu que la tornade devait être classée en EF3 sur l'échelle Enhanced Fujita (EF, https://www.weather.gov/oun/efscale), avec des vents compris entre 220 et 270 km/ h, et une largeur moyenne de 200 m (Fig. 3). Cela serait considéré comme une tornade majeure également aux États-Unis, où seulement environ 1% des très nombreuses tornades qui frappent le pays chaque année sont plus fortes que EF3 et finissent par être classées dans les catégories EF4-EF5. Cet événement est exceptionnel pour la France (nous discuterons plus tard à quel degré) à la fois en intensité et en durée, et il s'est également produit en dehors de la saison typique des tornades pour la région, qui serait au mois de juillet (Groenemeijer, P., & Kühne, 2014). Avant de procéder à une analyse détaillée des causes de cet outbreak, rappelons quelques principes de la tornado-genèse.

Que sont exactement les tornades et comment se forment-elles ?

En termes simples, une tornade est un vortex reliant le sol et la base d'un nuage d'orage appelé cumulonimbus. Il existe deux principaux types de tornades : les “landspouts”, qui peuvent se former lors de n'importe quel orage, et les tornades mésocycloniques, associées à un type particulier d'orage, appelé supercellule. Les trombes marines non mésocycloniques sont en quelque sorte une exception, car elles peuvent se former sous des nuages plus petits appelés cumulus congestus, sont généralement plus faibles et se dissipent dès qu'elles touchent terre.

La plupart des landspouts sont faibles, appartenant principalement aux catégories EF0-EF1; rarement, ils peuvent atteindre l'intensité EF2-EF3. Alors que les tornades mésocycloniques peuvent également appartenir aux niveaux inférieurs de l'échelle Fujita, toutes les tornades violentes (EF4-EF5) et la majorité des tornades les plus fortes (EF2-EF3) sont engendrées par des supercellules, comme dans le cas de l'événement discuté dans cet article.

Figure 3 : Quelques-unes des sinistres de Bihucourt (Pas-de-Calais) ayant motivé le classement EF3. Remarquez les toits et les murs de briques arrachés aux bâtiments bien construits.

Les orages, dont nous savons maintenant qu'ils sont une condition nécessaire aux fortes tornades, se forment grâce à la combinaison de trois ingrédients principaux : l'humidité, l'instabilité et le soulèvement. L'instabilité est généralement due à un gradient de température vertical déséquilibré, avec de l'air relativement froid en altitude et de l'air chaud près du sol : comme l'air chaud est moins dense, lorsqu'il est soulevé et pénètre dans l'environnement plus froid, il continuera à se soulever et à se dilater, créant une courant ascendant (ou updraft), tandis que la vapeur d'eau se condense en gros cumulonimbus (Fig. 4). Le soulèvement peut être apporté par des facteurs dynamiques, par un front froid au sol, ou encore par l'orographie : c'est pourquoi, durant l'été, des orages peuvent se former au-dessus des massifs montagneux même en conditions de beau temps.

Le courant ascendant pousse de grandes quantités d'eau dans la partie supérieure de la troposphère, où les gouttes entrent en collision et gèlent, créant de grosses gouttes et des grêlons : lorsque ceux-ci deviennent trop lourds pour être soutenus par le courant ascendant, ils commencent à tomber au sol en produisant des précipitations et en traînant vers le bas l'air froid des niveaux supérieurs. Si le courant descendant (ou downdraft) coupe le courant ascendant, l'orage se dissipe ; cependant, le front froid local peut soulever une partie de l'air chaud environnant, générant un nouvel orage sur le côté de la cellule en dissipation. C'est le cycle de vie typique d'un orage d'été isolé. Si les conditions sont favorables, les orages peuvent également s'organiser en structures plus complexes, telles que des lignes orageuses le long d'un front froid ou des systèmes convectifs plus importants.

Figure 4: Life cycle of a thunderstorm. // Source: https://www.weather.gov/jetstream/life

Cependant, les supercellules se distinguent de tous les autres types d'orages par une caractéristique particulière : tout leur courant ascendant tourne, créant un cyclone à petite échelle, appelé mésocyclone. Pour créer un tel orage tournant, un autre ingrédient est nécessaire en plus de le soulèvement, de l'instabilité et de l'humidité : le cisaillement du vent. Le terme cisaillement du vent désigne une variation du vent avec l'altitude, et il peut être de deux types : cisaillement de vitesse ou cisaillement directionnel.

Le cisaillement de vitesse apparaît lorsque des vents forts à haute altitude soufflent au-dessus de vents plus faibles près du sol. C'est une situation courante, car le vent près du sol est ralenti par la friction, mais elle est exacerbée lorsque les vents d'altitude sont particulièrement forts en raison de la présence du courant-jet. Le cisaillement directionnel peut apparaître dans différentes situations ; le cas d'une dépression qui s'approche est particulièrement intéressant, lorsque le vent a tendance à venir du S-SE près du sol et du W-SW à des niveaux plus élevés (dans l'hémisphère Nord).

Les supercellules se forment souvent à l'Est d'une dépression qui approche, dans le secteur chaud, où le cisaillement du vent est maximal et où l'air chaud et humide peut alimenter la formation d'orages. Mais comment le cisaillement du vent provoque-t-il exactement la rotation des orages ? Comme le montre le panneau de gauche de la Fig. 5, le cisaillement du vent de vitesse « pousse » les niveaux supérieurs de la troposphère plus rapidement que les niveaux inférieurs, créant une vorticité horizontale. Lorsqu'un orage se développe dans un environnement caractérisé par un cisaillement de vitesse, ce vortex horizontal est soulevé et étiré, de sorte qu'il accélère également en raison de la conservation du moment angulaire (panneau de droite de la Fig. 5). Ici entre en jeu le cisaillement directionnel, qui supprime la rotation anticyclonique et renforce la partie cyclonique du courant ascendant, accélérant encore la rotation cyclonique et créant finalement le mésocyclone. Il convient de mentionner que, si toutes les tornades mésocycloniques sont par définition connectées à des supercellules, pas toutes les supercellules ne produisent de tornades : selon le NOAA (National Severe Storm Laboratory) pas plus de 20% des supercellules deviennent tornades.

Figure 5 : Gauche : vorticité horizontale générée par le cisaillement de vitesse. Droite : l'effet du soulèvement sur la vorticité horizontale. // Source : https://www.weather.gov/jetstream/tornado

Le cisaillement de vitesse joue un rôle supplémentaire dans la formation des supercellules et leur capacité à vivre longtemps et à parcourir de longues distances : le vent plus fort à haute altitude fait basculer le courant ascendant vers l'avant. De cette façon, la zone où se forment les précipitations et le courant descendant qui en résulte sont séparés du courant ascendant lui-même, et l'air froid descendant ne perturbe pas le mésocyclone (Fig. 6).

Figure 6 : Vue latérale schématique d'un orage supercellulaire // Source : http://stevehorstmeyer.blogspot.com/ 

Alors que le courant descendant principal est situé en avant du courant ascendant en raison du cisaillement de vitesse, un autre courant descendant peut également se former sur le flanc arrière de la tempête. Ce courant descendant de flanc arrière (rear flank downdraft, RFD) s'enroule autour du courant ascendant (Fig. 7), le comprimant et accélérant davantage. On peut remarquer qu'à ce stade le mésocyclone est connecté à un système frontal local, avec le secteur chaud alimentant le courant ascendant, et deux fronts froids générés par les deux courants ascendants interagissant avec lui. Souvent, le mésocyclone se resserre lorsque le RFD apparaît, générant la tornade sous la base du mésocyclone, dans la zone d'occlusion du système frontal local. Cependant, notre compréhension de la tornado-genèse est encore incomplète et des simulations numériques récentes suggèrent que le RFD peut être impliqué dans la formation de tornades mésocycloniques dans certains cas, mais sa présence n'est pas strictement nécessaire.

Sur la Fig. 8, nous mettons en évidence certaines des caractéristiques de la supercellule superposées à une belle image, prise du Sud ou du Sud-Est, de la supercellule qui a généré la tornade à longue trajectoire du Pais-de-Calais le 23 octobre 2022.

Figure 7 : interaction entre le courant ascendant et les deux courants descendants dans un orage supercellulaire classique. // Source : https://www.weather.gov/media/lmk/soo/Supercell_Structure.pdf 

Comme dernière remarque sur la tornado-genèse, revenons brièvement sur les tornades non mésocycloniques. En cas d'orages formés dans un environnement sans cisaillement du vent, une partie du courant ascendant peut encore initialement être séparée du courant descendant, générant une interaction frontale locale similaire à celle trouvée dans les supercellules. Cette interaction peut encore produire une vorticité près du sol, qui est soulevée par le courant ascendant et peut se connecter à la base des nuages et générer une tornade, même si cela n'est pas soutenu par la rotation de niveau supérieur en l'absence d'un mésocyclone. C'est - à peu près - comment se forment les landspouts et les trombes marines, et cela explique pourquoi elles sont généralement plus faibles et de plus courte durée que les tornades mésocycloniques.

Fig 8 : Structure de la supercellule juste avant qu'elle ne génère la tornade qui a frappé Bihucourt (Pas-de-Calais) le dimanche 23 octobre 2022. // Photo originale : ©Wouter van Bernebeek /Twitter @StormchaserNL

Analyse météorologique de l’outbreak du 23 octobre 

Après avoir couvert grossièrement les principes de la formation des supercellules et de la tornado-genèse, nous pouvons essayer de comprendre ce qui a permis la formation de la supercellule à longue trajectoire et de la tornade relative le 23 octobre 2022 dans le Nord de la France. En bref, nous pouvons résumer la section précédente en disant que la formation de supercellules et de tornades nécessite quatre ingrédients : le cisaillement du vent, le soulèvement, l'instabilité et l'humidité. Analysons alors l'atmosphère sur la France ce jour-là et voyons comment ces éléments se sont réunis pour donner vie à cet impressionnant événement de tornade hors saison.

Nous avons déjà mentionné dans la première section que la France se trouvait sous une zone de gradient géopotentiel cyclonique, entre une dépression venant de l'ouest et un anticyclone sur la mer Méditerranée. Cette zone a été caractérisée par le passage d'un jet streak - c'est-à-dire un noyau de vent fort à l'intérieur du jet polaire - avec des vents à 300 hPa jusqu'à 200 km/h, traversant la France du SW au NE (partie gauche de la Fig. 9). Le fort vent à haute altitude fournit un cisaillement de vitesse pour créer une vorticité horizontale et incliner le courant ascendant des orages qui se forment dans la région, favorisant les caractéristiques des supercellules. Ce n'est pas la seule contribution d'un jet streak dans une telle position, car la zone touchée par la tornade était située près de la sortie avant gauche du jet streak. Comme le montre le panneau de droite de la Fig. 9, cette position est associée à une divergence à haute altitude. Lorsque les lignes de courant divergent, un déséquilibre de masse est créé en altitude, appelant l'air du niveau inférieur et produisant ainsi une chute de pression et un mouvement ascendant. Même si ce schéma est un modèle simplifié d'une traînée de jet linéaire, même dans des cas réels, cette zone est particulièrement favorable à l'initiation des orages, fournissant à la fois cisaillement et soulèvement.

Figure 9: jet streak au-dessus de la France, vue dans le champ de vent de 300 hPa (à gauche). Représentation schématique du flux d'air entrant et sortant d'une série de jets droits (à droite) // Source : https://learningweather.psu.edu/node/100

La Fig. 10 montre que, sur la région affectée, le vent soufflait directement du Sud près de la surface (panneau de gauche) et du SW à 700 hPa (panneau de droit), à environ 3000 m au-dessus du niveau de la mer. Cela indique la présence d'un cisaillement directionnel du vent dans les couches inférieures de l'atmosphère, comme le confirme l'hélicité relative 0-1 km, montrant des valeurs allant jusqu'à 200 m2/s2 sur la région (Fig. 11). Ce paramètre est lié au potentiel de tornado-genèse une fois qu'une supercellule est formée, et les valeurs supérieures à 100 m2/s2 sont généralement considérées comme propices à la formation de tornades.

Figure 10 : intensité et direction du vent à 975 hPa (gauche) et 700 hPa (droite), montrant le vent S près de la surface et le vent SW dans la moyenne troposphère.

Considérons maintenant la configuration thermodynamique. Le mois d'octobre avait été caractérisé par une anomalie thermique positive intense et persistante, avec des températures supérieures à la moyenne dans la plupart des régions d'Europe, dont la France. Dans l'après-midi du 23 octobre, les températures près du sol étaient comprises entre 22 et 24 degrés dans le Nord de la France, des valeurs remarquablement élevées pour la saison, alors qu'un front froid s'approchait de l'Ouest, comme le montre la Fig. 12. Cette situation est associée à instabilité, comme en témoignent également les valeurs d'énergie potentielle convective disponible supérieures à 1000 j/kg (panneau de gauche de la Fig. 13), pas extrêmement élevées, mais suffisantes pour le développement d'un orage. Enfin, comme on peut le voir sur le panneau de droite de la Fig. 13, le flux du sud n'était pas seulement associé à des températures élevées près de la surface, mais à des valeurs très élevées d'humidité relative à 700 hPa (~3000 m), fournissant l'humidité nécessaire pour la formation d'orages.

Figure 11 : hélicité relative dans la couche 0-1 km, indiquant un potentiel de tornado-genèse.

Figure 12 : Température près de la surface (à gauche) et à 500 hPa (à droite), montrant de l'air chaud près du sol et un front froid d'altitude venant de l'ouest.

L'analyse de ces paramètres montre que tous les ingrédients nécessaires au développement d'un fort orage étaient présents. Cela avait été bien capté par le modèle WRF-NMM : les cartes des vitesses verticales pour 17h et 18h montrent des points de valeurs pleine échelle de vitesse verticale ascendante autour de 3000 m sur la zone, allongées dans la direction SW-NE en raison du jet streak en correspondance de la région touchée (Fig. 14), corroborant le potentiel de développement d'orages avec des courants ascendants extrêmement intenses et inclinés.

Figure 13 : Énergie potentielle convective disponible (à gauche) et humidité relative à 700 hPa (à droite)

Figure 14 : vitesses verticales à 700 hPa à 17h (gauche) et 18h (droite).

Cet événement était-il normal ? Y a-t-il un lien avec le changement climatique ?

Pour répondre correctement à la première question, il est nécessaire d'établir ce que nous entendons réellement par le terme "normal". Le sens de ce mot peut changer selon le contexte ou le phénomène étudié. Dans la plupart des cas, "normal" est un concept statistique et indique qu'une valeur observée d'une variable atmosphérique se situe dans un certain intervalle autour d'une valeur de référence. Par exemple, si nous examinons une valeur de la température maximale quotidienne à un certain endroit, nous pourrions la considérer dans la norme si elle est supérieure aux 5 % les plus froids et inférieure aux 5 % les plus chauds des températures observées à cet endroit. Ces deux seuils contiennent la valeur de référence, c'est-à-dire la moyenne climatologique de la température maximale à cet endroit. Les valeurs inférieures et supérieures à ces seuils ne sont pas physiquement impossibles, mais simplement peu fréquentes, et sont considérées comme «non normales» dans le sens où ce sont des événements extrêmes ; cependant, ils appartiennent toujours à la variabilité naturelle de la température à cet endroit. Sauf exception, le changement climatique ne produit pas nécessairement des valeurs qui étaient auparavant physiquement impossibles, mais augmente la valeur de la moyenne et la fréquence des extrêmes chauds : ce qui n'est pas normal dans les températures observées ces dernières années, c'est la récurrence accrue de valeurs élevées qui étaient autrefois considérés comme extrêmes.

Pour un phénomène comme les tornades, ces évaluations sont plus compliquées. Les tornades sont un phénomène ponctuel et sont rares par définition : seule une petite fraction des orages devient des supercellules, et pas plus de 20 à 30 % des supercellules sont capables de produire des tornades (valeurs américaines, https://www.nssl.noaa .gov/education/svrwx101/tornadoes/types/, https://www.weather.gov/lmk/supercell/dynamics). Alors, il faudrait plutôt scinder la question initiale en sous-questions plus précises : ce phénomène appartient-il à la variabilité naturelle de la météorologie française ? Est-ce anormal dans certains aspects particuliers ? Le changement climatique l'a-t-il rendu plus probable ?

La réponse à la première question est, en bref : oui. Des tornades, même fortes ou violentes, sont possibles en Europe, y compris en France. Comme le montre la Fig. 15, prise de Antonescu et al. (2016), le Nord de la France est en fait l'une des régions européennes les plus susceptibles de voir des tornades fortes ou violentes. Et même si la saison typique des tornades dans la région se situe en juillet, la base de données européenne sur les phénomènes météorologiques violents (European Severe Weather Database, ESWD) contient des rapports de tornades en provenance de France chaque mois de l'année (Groenemeijer & Kühne, 2014). Cela fait de cette tornade un événement extrême assez anormal pour la saison, mais compatible avec ce que nous savons déjà sur les tornades en Europe, même compte tenu de l'attention relativement moindre portée à ce type d'événement par rapport aux États-Unis, où les bases de données sur les tornades ne reposent pas uniquement sur des rapports, comme dans l'ESWD, mais au cours des dernières décennies chaque tornade est suivie à l'aide d'un radar Doppler, et même les tornades signalées par radar font l'objet d'enquêtes de terrain par le National Weather Service, offrant une vue beaucoup plus complète du phénomène.

Figure 15 : nombre d'événements de tornades fortes à violentes (F2 et plus fortes) par 10 000 km2. Groenemeijer & Kühne (2014)

En ce qui concerne la question de savoir si le changement climatique a rendu cet événement particulier plus susceptible de se produire, la réponse est beaucoup plus compliquée et incertaine. Comme nous l'avons vu dans les sections précédentes, une tornado-genèse nécessite la combinaison d'un certain nombre d'ingrédients dynamiques et thermodynamiques. La configuration dynamique implique principalement une jet liée à une dépression en approche avec un noyau froid de haut niveau : il n'y a pas de consensus dans la littérature scientifique actuelle sur le fait que le changement climatique modifie le comportement du jet stream de manière spécifique, nous ne faisons donc pas de preuve en ce sens. Nous pourrions cependant affirmer que, compte tenu de la même configuration dynamique, le réchauffement climatique augmente la probabilité d'environnements thermodynamiquement favorables, avec une plus grande disponibilité d'air chaud et humide. Dans ce cas particulier, une configuration dynamique parfaite s'est mise en place très tard dans l'année par rapport à la saison normale des tornades, mais vers la fin d'un mois d'octobre beaucoup plus chaud que la moyenne, et en particulier dans l'un des jours les plus chauds de le mois (Fig. 16)

Ainsi, alors que l'attribution de l'événement lui-même pose des défis encore non résolus, l'attribution de l'épisode caniculaire au changement climatique est possible avec des techniques basées sur l'analyse statistique (https://www.worldweatherattribution.org/) ou la théorie des systèmes dynamiques (Faranda et al., 2022 ). Cependant, aucune étude d'attribution n'a encore été réalisée sur cet épisode spécifique de canicule d'automne, laissant cette réponse dans le domaine de la spéculation.

Plutôt que d'essayer de relier cet épisode unique au changement climatique, on peut se demander si l'on observe des tendances dans la récurrence ou l'intensité du phénomène parallèlement à un réchauffement climatique. Dans ce cas, la réponse est oui, comme le montre la Fig. 17 prise de Antonescu et al. (2017) : une tendance claire dans le nombre total de rapports sur les tornades, à la fois agrégés et désagrégés par mois. Cependant, cette conclusion s'accompagne d'une mise en garde importante : les tornades sont globalement sous-déclarées en Europe, et la fréquence des signalements est fortement liée à la densité de population (http://bogdanantonescu.net/blog/2014/9/18/tornadoes-in-europe), puisque seules les tornades directement observées sont incluses dans les bases de données existantes. Le fait que des tendances positives soient dues à ce biais d'observation est corroboré par les données sur les blessures et les décès, qui ont fortement augmenté au cours des dernières décennies, mais semblent stationnaires lorsqu'elles sont normalisées sur la population totale (Fig. 18). Dans le cas de l'Europe, la tendance concomitante entre les tornades et les augmentations de température est donc un cas de fausse corrélation.

Figure 16 : température moyenne journalière en France du 1er octobre au 27 octobre, comparée à la climatologie 1991-2020. Source : MétéoFrance

Figure 17 : (a) Le nombre annuel de signalements de tornades en Europe entre 1950 et 2015. (b) nombre de signalements de tornades pour chaque mois et pour chaque année, grisé selon l'échelle. (c) pourcentage du nombre total de rapports, pour lesquels des informations sur l'ampleur des dommages étaient disponibles, pour chaque niveau de l’échelle EF et pour chaque année, ombrée selon l'échelle. Antonescu et al. (2017)

Tornades associées à des blessés et des décès en Europe entre 1950 et 2015. (a) Le nombre de tornades associées à des blessés (ligne verte fine) et à des décès (ligne bleue fine). (b) Comme en (a), mais pour le nombre de victimes de tornades pour 5 millions d'habitants. Antonescu et al. (2017)

Enfin, nous pourrions nous demander si les modèles de projection climatique suggèrent des tendances futures possibles de la fréquence ou de l'intensité des tornades selon différents scénarios de changement climatique. Les tornades étant des phénomènes ponctuels dans l'espace et dans le temps, elles ne peuvent pas être reproduites dans les modèles climatiques, car leur taille spatio-temporelle est inférieure à la résolution des modèles. Pour cette raison, les études doivent plutôt se focaliser sur la présence des environnements favorables au développement des tornades. Le rapport AR6 du GIEC (Seneviratne et al., 2021) conclut que "des conditions favorables à une augmentation des orages convectifs violents à l'avenir, mais l'interprétation de l'évolution des tornades ou de la grêle est une question ouverte en raison de la forte dépendance au cisaillement" dont les changements futurs ne sont pas clairs, comme nous l'avons mentionné concernant le comportement futur du jet stream. Le GIEC conclut alors qu'il est "extrêmement difficile de détecter et d'attribuer des changements dans les orages convectifs violents"

Aujourd'hui encore, les tornades restent un phénomène insaisissable et relativement mystérieux, des mécanismes de formation exacts - étudiés avec des techniques allant du radar doppler mobile monté sur les véhicules des chasseurs d'orage aux simulations numériques à très haute résolution (Orf, L., 2019) - à leur variabilité naturelle à long terme. Des événements comme celui qui a frappé le nord de la France le 23 octobre nous rappellent que de fortes tornades sont possibles en dehors de la célèbre Tornado Alley aux États-Unis, et qu'elles peuvent frapper des zones peuplées. Le développement de systèmes d'alerte peut être considéré comme nécessaire à mesure que la densité de population augmente, que le changement climatique crée des conditions thermodynamiques favorables et que la technologie devient de plus en plus disponible. En attendant, sensibiliser à la manière de reconnaître et de s'abriter convenablement en cas de tornade ne peut être qu'une bonne idée : à cet effet, consultez cet article de MétéoFrance pour une liste des comportements appropriés en cas de tornade : https://meteofrance.com/comprendre-la-meteo/le-vent/la-tornade-un-phenomene-devastateur .

References

Antonescu, B., Schultz, D. M., Lomas, F., & Kühne, T. (2016). Tornadoes in Europe: Synthesis of the observational datasets. Monthly Weather Review, 144(7), 2445-2480.

Antonescu, B., Schultz, D. M., Holzer, A., & Groenemeijer, P. (2017). Tornadoes in Europe: An underestimated threat. Bulletin of the American Meteorological Society, 98(4), 713-728.

Faranda, D., Bourdin, S., Ginesta, M., Krouma, M., Messori, G., Noyelle, R., Pons, F. & Yiou, P. (2022). A climate-change attribution retrospective of some impactful weather extremes of 2021. Weather and Climate Dynamics, in press, 1-37.

Groenemeijer, P., & Kühne, T. (2014). A climatology of tornadoes in Europe: Results from the European Severe Weather Database. Monthly Weather Review, 142(12), 4775-4790.

Orf, L. (2019). A violently tornadic supercell thunderstorm simulation spanning a quarter-trillion grid volumes: Computational challenges, i/o framework, and visualizations of tornadogenesis. Atmosphere, 10(10), 578.

Seneviratne, S.I., X. Zhang, M. Adnan, W. Badi, C. Dereczynski, A. Di Luca, S. Ghosh, I. Iskandar, J. Kossin, S. Lewis, F. Otto, I. Pinto, M. Satoh, S.M. Vicente-Serrano, M. Wehner, and B. Zhou,2021: Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 1513–1766

​Deux chercheuses du LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) ont publié un article dans un numéro hors-série d'Archeologia à l'occasion de l'inauguration du fac-similé de la grotte Cosquer dans le département des Bouches-du-Rhône.

Cette grotte préhistorique ornée, aujourd'hui envahie par la Méditerranée et uniquement accessible en plongée, a fait l'objet de nombreuses études. Elle possède des représentations pariétales dessinées au charbon de bois, en très bon état.  Dès la découverte de la grotte en 1991, des prélèvements d'échantillons sur des représentations pariétales ont été effectués et ont fait l'objet d'une datation au ¹⁴C (déduite du rapport des isotopes ¹⁴C/¹²C de l'échantillon que l'on compare au rapport ¹⁴C/¹²C actuel).

Les échantillons ont été prélevés sur différentes représentations : 18 animaux, 5 mains négatives et 6 graphiques abstraits. 9 fragments de charbon de bois présents sur le sol. Toutes les datations, sauf une réalisée à Lyon sur des charbons de bois trouvés au sol, ont été effectuées au LSCE en utilisant la spectrométrie de masse par accélérateur (Tandétron à Gif-sur-Yvette dès 1991, Artémis à Saclay depuis 2007) en raison de la masse de carbone très faible qui peut être prélevée sur les peintures pariétales.

En outre, deux fragments de spéléothèmes (concrétions calcaires qui se forment dans une cavité souterraine) qui recouvrent le sol de la grotte ont également été datés par la méthode uranium-thorium, via la spectrométrie de masse à multi-collecteurs couplée à un plasma inductif au LSCE. Cette datation a indiqué qu'ils se sont déposés pendant l'Holocène (époque géologique s'étendant sur les 12 000 dernières années, toujours en cours), preuve que la grotte reçoit toujours des eaux d'infiltration et témoigne d'un concrétionnement postérieur au Paléolithique.

Les âges des différentes peintures pariétales se situent entre 33 000 et 20 000 ans, en bon accord avec le fait que la grotte n'était accessible aux humains que pendant les périodes glaciaires, alors que le volume de l'eau gelée dans les glaciers avait provoqué une baisse du niveau de la mer.

Les différentes datations ont permis de mettre en évidence deux grandes périodes de décoration de la grotte, séparées par plusieurs millénaires :

• Une première période date de 33 000 à 29 000 ans ; elle est caractérisée par les mains négatives, 4 animaux et 2 figures abstraites.
• Une seconde période datant de 25 000 à 20 000 ans Before Present (« avant le présent » qui est fixé à l'année 1950), comporte le reste des animaux et les figures abstraites. Pendant cette période, on trouve également les traces de 2 foyers.

Les datations ont aussi montré quelques résultats inattendus. Des représentations d'animaux dont les tracés stylistiques sont similaires et qui proviennent de la même zone dans la grotte, se sont avérées dater de 2 périodes très différentes. L'hypothèse la plus probable est qu'il y a eu entre les deux périodes d'occupations un maintien des conventions stylistiques et les hommes préhistoriques de la seconde période ont recopié les premiers dessins. Une seconde hypothèse, moins probable, est la réutilisation tardive de charbons abandonnés lors de la première période d'occupation.

La grotte Cosquer est aujourd'hui l'une des grottes ornées qui a fait l'objet du plus grand nombre de datations ¹⁴C mais ce nombre reste faible au regard de l'abondance de son décor pariétal dont la réalisation suscite encore de nombreuses questions qui devront être levées avant que la mer ne les détruise.

Our colleague Jonathan Barichivich has estimated the age of this alerce at 5,484 years.

Article in The Guardian:
https://www.theguardian.com/environment/2022/sep/23/gran-abuelo-chile-world-oldest-living-tree-alerce

French podcat:
https://www.airzen.fr/au-chili-gran-abuelo-est-desormais-le-plus-vieil-arbre-du-monde/

Video in Aljazeera:
https://www.youtube.com/watch?v=aBHQ4HnrxO4

Exhibition/Festival in Austria:
https://ars.electronica.art/planetb/de/lanilawal/
https://www.youtube.com/watch?v=bfOmXjYvlfU

Notre-Dame de Paris, the so famous Catholic cathedral standing on Ile de la Cité in Paris, was built in 1163, largely completed by 1260, then frequently modified in the following centuries until a major restoration between 1844 and 1864. All these steps of construction and modifications involved the frame, so-called “la forêt” (the forest). So, the woods used throughout the cathedral’s history are samples and memories of the forests of oaks grown in the Paris Basin since the Middle Ages. The unfortunate destruction of the cathedral on 15th April of 2019, which miraculously spared a part of the frame, made these woods accessible to the scientific community. Some scientists are particularly interested in the isotopic composition of wood as memory of past climate and as a clock to the past. On one part, the oxygen and carbon isotopes (d13C and d18O) of tree-ring cellulose will bring light to past climate. Indeed, the isotopic composition of this component is determined by the conditions surrounding the trees during their growth. The variations of d13C and d18O with time, recorded in the successive rings built by the trees year after year, allows reconstructing the evolution of some
environmental or climatic parameters such as temperature or humidity. Isotope dendroclimatology, a
rapidly expanding field of investigation, is applied to old living trees, sub-fossil woods from buildings or even fossil material to reconstruct past climate. This methodological approach will be applied to the cathedral's oak timbers that have escaped severe charring and to contemporaneous unburned woods from other buildings (Figure 1). On the other part, measuring ring by ring the residual content of 14C isotope in cellulose will make it possible to refine the 14C clock which allows to date any material containing carbon. This will be achieved by providing new portions of the global calibration curve for the continental Western Europe from the 12th to the 18th century, from uncharred "forest" of Notre-Dame.

Daux V., Hatté C., duBoisgueheneuc D., Beck L., Richardin P. The ‘forest’ of Notre dame de Paris: a path into medieval climate and time. Journal of Cultural Heritage, In press

L’anticipation des effets du changement climatique est désormais un objectif de plus en plus partagé. La révision de cette évolution repose sur deux piliers : la reconstitution des variations climatiques passées et la modélisation des variations futures, basée sur les lois physiques qui régissent le climat. La connaissance du passé permet de séparer les effets imputables à l’homme des effets naturels et de tester la capacité des modèles à décrire le climat.
Nous proposons une vision globale du changement climatique en dressant un large panorama des évolutions climatiques, allant de celles du passé (du mésolithique, environ 9 000 ans avant J.C., au début du XXIe siècle) à celles prédites dans un futur plus ou moins proche. Considérant tout particulièrement l’évolution climatique en France métropolitaine, des reconstitutions et des prédictions solidement acquises sont présentées essentiellement pour les variables climatiques à ce jour les plus étudiées : la température et la pluviométrie.

Référence : Daux V., Garcia de Cortazar-Atauri I. Le climat ses évolutions passées et futures. Chapitre 1, In : Adaptation des productions fruitières au cahngement climatique, Legave J.-M. coord., Editions quaea, Versailles, 19-38. ISBN : 978-2-7592+3251-2.

Hydroclimate variability in tropical South America is strongly regulated by the South American Summer Monsoon (SASM). However, past precipitation changes are poorly constrained due to limited observations and high-resolution paleoproxies. We found that summer precipitation and the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) variability are well registered in tree-ring stable oxygen isotopes (δ18OTR) of Polylepis tarapacana in the Chilean and Bolivian Altiplano in the Central Andes (18–22°S, ∼4,500 m a.s.l.) with the northern forests having the strongest climate signal (Figure 1). More enriched δ18OTR values were found at the southern sites likely due to the increasing aridity toward the southwest of the Altiplano. The climate signal of P. tarapacana δ18OTR is the combined result of moisture transported from the Amazon Basin, modulated by the SASM, ENSO, and local evaporation, and emerges as a novel tree-ring climate proxy for the southern tropical Andes.

Référence : Rodriguez-Caton M., Andreu-Hayles L., Daux V., Vuille M., Varuolo-Clarke A., Oelkers R., Christie D.A., D’Arrigo R., Morales M., Rao M.P., Srur A., Vimeux F., Villalba R. Hydroclimate and ENSO Variability recorded by oxygen isotopes from tree rings in the South American Altiplano. Geophys. Res. Lett. 49, e2021GL0958

Along the coasts of northern Alaska, in a treeless tundra environment, the primary wood resource for coastal populations is driftwood, a seasonal and exogenous resource carried by the major rivers of western North America. The potential of Alaskan coastal archaeological wood for tree-ring research was first assessed in the 1940s by archaeologist and tree-ring research pioneer J. L. Giddings (Figure 1). Despite his success, the difficulties of dendrochronological studies on driftwood and the development of radiocarbon dating during the 1950s resulted in the near-abandonment of dendrochronology to precisely date archaeological sites and build long sequences using archaeological wood in Alaska. In this study, we explored the possibilities and limitations of standard ring-width dendrochronological methods for dating Alaskan coastal archaeological wood. We focus on the site of Pingusugruk, a late Thule site (15th–17th CE) located at Point Franklin, northern Alaska. The preliminary results have been obtained from the standard dendrochronological analyses of 40 timber cross-sections from two semi-subterranean houses at Pingusugruk (Figure 2). We cross-correlated individual ring-width series and built floating chronologies between houses before cross-dating them with existing regional 1000-year-long master chronologies from the Kobuk and Mackenzie rivers (available on the International Tree-Ring Databank, ITRDB). These preliminary results confirm the potential of dendrochronology for a better understanding of the Thule period on climate and cultural change. Additional work on various dendro-archaeological collections using an interdisciplinary approach (geochemical analyses of oxygen isotopes and radiocarbon dating) will help develop and expand regional tree-ring chronologies and climatic tree-ring sequences in Alaska.

Référence : Taïeb J., Alix C., Juday G.P., Jensen A. M., Daux V. Dating coastal archaeological wood from Pingusugruk (15th-17th CE), Northern Alaska. International Journal of wood culture 2, 1-28.

This Open Access volume highlights how tree ring stable isotopes have been used to address a range of environmental issues from paleoclimatology to forest management, and anthropogenic impacts on forest growth. It will further evaluate weaknesses and strengths of isotope applications in tree rings. In contrast to older tree ring studies, which predominantly applied a pure statistical approach this book will focus on physiological mechanisms that influence isotopic signals and reflect environmental impacts. Focusing on connections between physiological responses and drivers of isotope variation will also clarify why environmental impacts are not linearly reflected in isotope ratios and tree ring widths. This volume will be of interest to any researcher and educator who uses tree rings (and other organic matter proxies) to reconstruct paleoclimate as well as to understand contemporary functional processes and anthropogenic influences on native ecosystems. The use of stable isotopes in biogeochemical studies has expanded greatly in recent years, making this volume a valuable resource to a growing and vibrant community of researchers.
About the chapter: In this chapter we introduce the climate signal in stable isotope tree-ring records, with the emphasis on temperate forests. The development of the subdiscipline is recapped followed by an exploration of isotope dendroclimatic records by geography and, broadly, by isotopic species. Whilst there are still questions to be answered around signal strength and age-related effects in different environments and in different species, the proxy is now contributing to palaeoclimatology in a far greater way than in the days of the first hints of ‘isotope tree thermometers’. Due to the greater complexity seen in stable carbon isotope interpretations, we explore response groupings with example references given for each category of proxy response. Finally, we summarize the state of the art in isotope dendroclimatology and discuss possible future directions.

Référence : Gagen M., Battipaglia G., Daux V., Duffy J., Dorado-Linan I., Andreu-Hayles L. et al. Climate signals in stable isotope tree-ring records. Chap. 19, In: Stable Isotopes in tree rings, pp 537-579, Eds: R.T.W. Siegwolf, J.R. Brooks, J. Roden, M. Saurer. Tree Physiology series, Vol 8. Springer Int. Pub. ISBN: 978-3-030-92697-7.

Tree-ring width (TRW) chronologies have been widely and long-time used to reconstruct past climate variations in the Andes in South America. The use of tree-ring isotopic chronologies is still not widespread in this region although they have proved to be very efficient climate proxies. Araucaria araucana (Molina) K. Koch is a conifer tree species with some multi-century-old individuals that offers an excellent opportunity to measure stable carbon (δ13C) and oxygen (δ18O) isotopes in cellulose from long tree-ring records. Here, we explore whether current or stored carbohydrates are used for A. araucana radial growth and we assess the potential of a tree-ring isotopic record to study past climate variability. Eleven A. araucana cores from a dry and high-elevation forest at the northern border of Patagonia, Argentina (38◦55’S, 70◦44’W) were selected for stable isotopes analyses. The strong correlation between the isotopic composition of the first and second parts of the same ring, but also the strong relationships between δ13C and δ18O records with climate parameters of the current growing season such as temperature, show that tree-rings are built mostly with carbohydrates produced during the current growing season with little or no supply from storage or reserves. This finding leads to reconsidering the interpretation of the legacy effect (i.e. ecological memory effects) based on the previously described strong negative correlation between A. araucana TRW chronologies and previous growing season temperature and suggests a dependence of radial tree growth on the level of development of organs. Regarding climate sensitivity, the A. araucana tree-ring δ13C chronology is strongly related to current summer temperature (r = 0.82, p < 0.001), vapour pressure deficit (VPD; r = 0.79, p < 0.001), precipitation (r = -0.53, p < 0.001) and SPEI2 (r = - 0.73, p < 0.001) (Figure 1). These strong relationships support the use of δ13C of A. araucana tree-ring cellulose to reconstruct past temperature variations at regional scale in relation with large-atmospheric drivers of climate variability such as the Southern Annular Mode. The A. araucana tree-ring δ18O chronology is also correlated with temperature (r = 0.42, p < 0.01) and VPD (r = 0.45, p < 0.01) of the winter preceding the growing season. This suggests that trees are using water from precipitation infiltrated in the soil during the previous recharge period (autumn-winter). The weak correlations of δ18O with current summer atmospheric conditions and the decoupling between δ18O and δ13C, may be due to a high rate of oxygen exchange between sugars and xylem water (Pex) during cellulose synthesis, which dampens evaporative isotopic fractionation.

Référence : Penchenat T., Daux V., Mundo I ., Pierre M., Stievenard M., Srur A., Andreu-Hayles L., Villalba R.
Dendrochronologia 74, 2022 125979.

Authors: Mohamed Ayache, Jean-Claude Dutay, Kazuyo Tachikawa, Gilles Ramstein, Laurent Li, Thomas Arsouze, Camille Risi, Anne Mouchet, Laurence Vidal, and Catherine Jeandel

Our present knowledge of ocean ventilation relies on the distributions of hydrographic tracers such as oxygen and neodymium; (i) the oxygen isotopic composition (δ¹⁸O) of ocean water varies as a function of the evaporation–precipitation balance and water mass mixing. (ii) the Nd isotopic composition (ε_Nd) is one of the most useful tracers to fingerprint water mass provenance. We have implemented these proxies in the high-resolution regional modeling platform NEMO/MED12/PISCES. This work highlights that the exchange with the margins is the main source of Nd, and that the impact of river discharge on [Nd] is localized near the mouths of the main rivers. In contrast with the global ocean, the atmospheric dust input has a basin-wide influence, and improves the agreement of simulated [Nd] with field data in the Mediterranean Sea. We use the same high-resolution model to simulate the δ¹⁸O distribution for the first time in this basin. Atmospheric hydrologic fluxes (evaporation and precipitation, and their isotopic content) are provided by the isotope-enabled atmospheric LMDZ model. A reasonable east–west gradients of δ¹⁸O is simulated by the model, which separates the less-evaporated and more-productive western basins from the more-evaporated and less-productive eastern basin. The knowledge of the present-day variability of the isotopic composition of the Mediterranean waters should help further studies dedicated to Mediterranean paleoceanography.

During the late Miocene and the Pliocene, changes in the Central American and the Indonesian seaways geometry are very important for ocean circulation and global climate. Various modelling studies have examined the separate effects of these two tropical seaways, especially their link to the onset of the Northern Hemisphere ice sheets through changes in the Atlantic meridional overturning circulation and associated heat and moisture transport. Although the existence of dual tropical seaways is closer to the reality, there are very scarce modelling studies exploring the co-effects of dual tropical seaway changes, especially on the Pacific ocean circulation. Here we provide the results of modelling study on this issue. Our results show that the combined shallow opening of tropical ways can generate an active Pacific meridional overturning circulation (that is absent in modern conditions) by which the meridional and zonal sea surface temperature gradient in the Pacific largely reduce. In contrast, a deeper opening of tropical seaways cannot produce these changes in the Pacific ocean circulation. This study provides insights into and a better understanding of the role of tropical seaways in shaping the Pacific climate and highlights the importance of the sill depth of each seaway.

It’s widely believed that episodes of significant cold or snow should become less likely as a result of global warming. The Intergovernmental Panel on Climate Change fifth assessment report describes a “very likely” decrease in the number of ice days and low-temperature days with higher temperatures. There is also a strong consensus that average snowfall and snow cover are already decreasing in the Northern Hemisphere, and empirical evidence supports this view. An observed decrease in average snowfall in northern Italy over the last few decades has been linked to the rise in temperature due to climate change. Similar findings hold for the Alpine region, and for central and southern Italy.

A closely related issue is the dynamics of compound extreme cold and snowy events. As recent research has underlined, counterintuitive effects could make the trends for such compound events work differently. In the right conditions, for example, warmer surface and sea surface temperatures can enhance convective snowfall precipitation. In the case of Japan, one study has shown that the interaction between the Sea of Japan polar air mass convergence and topography may enhance extreme snowfalls in future climates, despite rising temperatures. Other research has shown in an ensemble of global climate simulations that while average daily snowfall will decline significantly with global warming, only small fractional changes will likely affect daily snowfall extremes.

In a recent study, Miriam, D'Errico, Flavio Pons and colleagues explore a number of questions surrounding this issue in greater detail. They focus on Italy, where recent cold and snowy spells have strongly affected ground and air transport. These researchers analyse simulations produced in a global circulation model under different emission scenarios, finding that both cold spells and snow should decrease overall. However, after averaging over many events, they also find that temperatures in the most plausible scenarios will still often be low enough to generate significant snowfall in single events. In conclusion, they suggest that the disruptive effects of these compound events may be substantially amplified by a broad and mistaken expectation that such events will become extremely unlikely on a warming planet.

D'Errico, M., Pons, F., Yiou, P., Tao, S., Nardini, C., Lunkeit, F., and Faranda, D.: Present and future synoptic circulation patterns associated with cold and snowy spells over Italy, Earth Syst. Dynam., 13, 961–992, https://doi.org/10.5194/esd-13-961-2022, 2022.

​Une collaboration franco-espagnole impliquant le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) a analysé deux stalagmites de la grotte de Nerja (Andalousie) afin d'éclairer les archéologues. Question : le niveau noir observé dans l'une d'elles est-il formé de suie et quel est son âge ?

Mardi 27, mercredi 28 et jeudi 29 septembre 2022, Camille Asselin, Edouard Régnier et Jérémy Jacob ont été accueillis par la Division Curage du Service Technique de l'Eau et de l'Assainissement (Direction de l'Eau et de la Propreté) de la Ville de Paris pour visiter les bassins de dessablement du secteur Est du réseau d'assainissement. Nous avons accompagné les équipes d'égoutiers qui procédaient aux relevés des bassins. Il s'agit d'opérations qui visent à évaluer le taux de remplissage des bassins de décantation pour prévoir les opérations de curage quand ceux-ci sont remplis.

Dans le cadre de la thèse de Camille Asselin et du projet ANR EGOUT porté par Jérémy Jacob, les objectifs étaient multiples :

• Mieux comprendre le fonctionnement des bassins de dessablement : leur remplissage, le fonctionnement des bypass qui sont activés lors des opérations de curage pour dévier le flux d'eau et mettre à sec le sédiment, le fonctionnement des collecteurs auto-curants, les modalités d'accès aux ouvrages, etc...
• Evaluer les possibilités de carottage des sédiments. D'un point de vue technique et logistique (accès, mise en place des équipements...) mais aussi au regard de la dynamique de remplissage. A ce titre, les relevés du niveau de sable par les égoutiers constituent des données précieuses.
• Nouer le contact avec les égoutiers, les informer sur le projet EGOUT, être à l'écoute des informations qu'ils peuvent apporter au projet, évaluer ce que nos travaux peuvent leur apporter en retour.

A l'arrivée sur le site de Delesseux, nous avons été entièrement équipés par les services de la Ville de Paris. Bottes, combinaison, masque, autosauveur, lunettes, casque, harnais, détecteur 4 gaz. Nous bénéficions tous les trois d'une formation CATEC.

Nous avons visité 8 bassins de décantation : Vincennes, Allard, Soult, Wattignies, Saint Bernard, Faidherbe, Belleville et Ménilmontant. L'ensemble des objectifs a été atteint.

Nous avons pu apprécier le professionnalisme des équipes, leur connaissance du milieu et la maîtrise des risques par le respect des consignes de sécurité. Et, bien plus encore, nous avons apprécié l'accueil, les discussions très pointues sur le métier et sur le fonctionnement des égouts.

Site web du projet EGOUT : https://egout.cnrs.fr/

Auteurs : Alizée Chemison, Dimitri Defrance, Gilles Ramstein and Cyril Caminade

L'étude des climats passés a démontré l'occurrence d'événements de Heinrich au cours desquels d'importantes décharges glaciaires se produisaient au niveau de la calotte polaire nord. Ces énormes débâcles de glace dans l’Atlantique Nord, associées à la fonte d'iceberg pouvant atteindre les côtes du Portugal, avaient tous la caractéristique d’effondrer la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique (AMOC). Ces réorganisations océaniques puis atmosphériques avaient un impact sur le climat global jusque dans l’océan austral ou dans le centre de la Chine.

Nous savons que les activités humaines telles que l'industrie, les transports et l'agriculture libèrent des gaz à effet de serre comme le CO₂ entraînant un réchauffement climatique. Ce réchauffement planétaire peut entraîner la fonte partielle des calottes glaciaires de l'Antarctique et du Groenland.

Cette fonte est généralement simulée comme s’effectuant sur des siècles (cf. Fig. 8 du 6^ème rapport du GIEC). De nombreuses études considèrent les calottes de glace comme des éléments de basculement ayant des impacts mondiaux dont les seuils pourraient être franchis dès une augmentation des températures de +1.5°C par rapport à la période préindustrielle. Cependant, les scénarios standards de changement climatique (Representative Concentration Pathways ou RCP) ne tiennent pas compte d'une fonte accélérée des calottes glaciaires qui pourraient produire des événements catastrophiques affectant la circulation océanique, tels les évènements de Heinrich. Les RCP ne considèrent que l'évolution dynamique des émissions de gaz à effet de serre.

Dans cette étude, nous cherchons à évaluer l'impact d'une fonte rapide partielle des calottes glaciaires, Groenland et ouest Antarctique sur le climat et sur les systèmes de mousson, à l’échelle globale et régionale au cours du 21^ème siècle. Nous avons effectué des simulations avec un relâchement d’eau douce en utilisant le modèle climatique global couplé de l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL-CM5A) à basse résolution pour simuler une fonte rapide des calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique de l’ouest, équivalente à une élévation du niveau marin de +1 et +3 mètres en 50 ans (2020-2070). Ces apports d'eau douce ont été ajoutés au scénario d'émissions standard RCP8.5 au cours du 21^ème siècle. Les fontes partielles du Groenland et de la calotte ouest Antarctique entraînent des refroidissements locaux dans les zones d’apports d’eaux mais ont des impacts globaux différents.

L’Antarctique occidental, situé en région polaire et entouré par le courant marin circumpolaire, voit son apport d’eau douce dilué par ce fort courant. Ainsi, son impact global est modéré. Le Groenland, quant à lui, est situé dans la région subpolaire. Lorsqu'il fond, il libère de l'eau douce directement dans l'Atlantique Nord ce qui ralentit l’AMOC. Ce ralentissement entraîne des modifications des vents, des gradients de température et de pression inter-hémisphériques, ce qui se traduit par un déplacement vers le Sud de la ceinture de pluie tropicale sur la région de l'Atlantique jusqu’au Pacifique oriental. Les moussons américaine et africaine sont fortement affectées et se déplacent vers le Sud. La saisonnalité des précipitations est affectée par la fonte des glaces du Groenland. La mousson nord-américaine débute plus tard, tandis que la mousson sud-américaine commence plus tôt. La mousson nord-africaine est plus sèche pendant l'été boréal, tandis que la mousson sud-africaine s'intensifie pendant l'été austral. Les changements simulés ne sont pas significatifs pour les moussons asiatiques et australiennes.

L'objectif de la Journée Thématique était de sensibiliser la communauté de l'archéométrie et de la conservation aux sens. Il s'agissait à la fois de présenter quelques exemples de travaux visant à reconstruire les ambiances sensorielles passées et de questionner l'utilisation des sens dans la caractérisation des objets d'étude en archéométrie. Aussi, la journée s'est déroulée en deux temps. Le matin était dédié à des exposés scientifiques, organisés selon les cinq sens, qui ont présenté des travaux originaux sur les ambiances sensorielles de diverses époques, reconstruites par les techniques de l'archéométrie. L'après-midi était dédiée à des ateliers animés par des experts des sens durant lesquels les participants ont discuté de l'utilisation des sens dans la caractérisation de leurs objets d'étude, de manière à parvenir à des principes et des clés communes de caractérisation. Le déjeuner était en phase avec la thématique de la journée. Anaïs Tondeur, artiste plasticienne œuvrant à la frontière des Sciences et de l'Art, a accompagné cette journée.

En octobre 2021, des chercheures et chercheurs du Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE, Gif-sur-Yvette), de l’Institut des Sciences de l’Évolution de Montpellier (ISEM) et de l’Université Fédérale du Ceara (Brésil) ont parcouru l’état du Piauí pour prélever des carottes de sédiments lacustres et des échantillons de surface. L’objectif est de reconstruire l’évolution des conditions environnementales (climat, végétation) associées aux premières occupations humaines en Amérique du Sud.

Au retour au laboratoire, les carottes de sédiments ont été datées et analysées avec différents traceurs (pollen, analyses géochimiques, etc…).

Cette mission s’inscrit dans le projet ANR “SESAME” (Human paleoecology, Social and cultural Evolutions among first Settlements in Southern AMErica), porté par Eric Boëda (Archéologies et Sciences de l’Antiquité, Paris).

Au retour de la mission, les prises de vue ont été montées en vidéo par Edouard Régnier (LSCE) sous la forme d'un "roadtrip".

Site web du projet : https://sesame.hypotheses.org

Auteurs : Crotti, I., Quiquet, A., Landais, A., Stenni, B., Wilson, D.J., Severi, M., Mulvaney, R., Wilhelms, F., Barbante C., Frezzotti, M.

Ref. : Nature Communications volume 13, Article number: 5328 (2022)

Pouvant contribuer de manière significative aux variations du niveau marin, la question de la stabilité de la calotte polaire de l’Antarctique de l’Est face aux réchauffements atmosphériques et océaniques est encore largement ouverte. Alors que l’on a pu observer ces dernières décennies une diminution de l’épaisseur de glace et des pertes de masse accrues dans la région du bassin sous-glaciaire de Wilkes, cette question revêt une importance capitale.

Catastrophe patrimoniale, l’incendie de Notre-Dame en 2019 permet aussi d’accroître nos connaissances : les débris de la célébrissime cathédrale sont autant de précieux témoins du passé ! Cette série suit le chantier scientifique de Notre-Dame, où bois carbonisés et pièces en métal révèlent leurs secrets. Pour ce premier épisode, on fait parler la charpente...

La suite est à lire sur le site de The Conversation.

Penchenat T.

Thèse de doctorat de l’Université Paris-Saclay, sous la direction de V. Daux et I. Mundo
 
Depuis une centaine d’années, la partie Ouest de l’Amérique du Sud, de l’Altiplano à la Patagonie du Nord, connait des périodes de sécheresse de plus en plus longues et de plus en plus fréquentes. Cette tendance, qui est probablement en partie liée à l’expansion de la cellule atmosphérique de Hadley associée à une phase positive dominante de l’Oscillation Antarctique ces dernières décennies, se poursuivra d’après les modélisations climatiques.
 L’objectif de la thèse est de contribuer à améliorer la compréhension des processus responsables de cette évolution en reconstituant les variations hydro-climatiques passées en Patagonie du Nord. Ces dernières sont reconstituées à partir des variations temporelles de la composition isotopique en carbone (δ13C) et en oxygène (δ18O) de la cellulose des cernes d’Araucaria araucana, une espèce endémique de Patagonie dont l’aire de répartition est comprise entre 37°20’S et 40°20’S.
Les principaux résultats obtenus sont les suivants :  
-    La composition isotopique de la cellulose des A. araucana reflète les conditions climatiques de la saison de croissance en cours tandis que les largeurs de cernes dépendent davantage des conditions climatiques de la saison de croissance précédente. La remobilisation des réserves n’intervient donc pas dans la fabrication des sucres utilisés pour produire les cernes.
-    Les variations du δ13C et le comportement physiologique des arbres sont liés à l’humidité du milieu dans lequel ils évoluent. Il existe donc une différence entre les arbres poussant à l’Ouest des Andes, où les précipitations sont abondantes, plutôt sensibles aux variations de luminosité, et ceux poussant à l’Est dans un environnement plus sec, plutôt sensibles aux variations d’humidité.
-    Les variations de δ13C et de δ18O des cernes d’A. araucana évoluant dans un milieu sec et celles de la température et de l’humidité, elles-mêmes contrôlées par l’Oscillation Antarctique et la position de la branche descendante de la cellule de Hadley sont liées.
-    Le fort potentiel du δ13C de la cellulose des cernes d’A. araucana à enregistrer les variations de température et d’aridité d’été à l’échelle régionale permet de reconstituer les variations climatiques de Patagonie sur plusieurs siècles (315 ans) et met en avant une forte augmentation des températures maximales (+1°C) à la fin du XVIIIème siècle (Figure). A l’échelle régionale, les reconstructions climatiques révèlent une uniformisation des tendances (température et humidité) sur les dernières décennies, probablement en lien avec le changement climatique global qui devient le principal facteur de contrôle de la variabilité climatique.
- Le δ18O de la cellulose, contrôlé par les δ18O des précipitations et du sol, a lui aussi enregistré un changement climatique à la fin du XVIIIème siècle qui serait imputable, du moins en partie, à l’Oscillation Antarctique. Les déplacements de la branche descendante de la cellule de Hadley seraient également enregistrés par le δ18O jusqu’au milieu des années 1990, date à laquelle la cellule se serait probablement trop étendue pour affecter les A. araucana à ces latitudes.
- Les outils isotopiques s’avèrent donc prometteurs pour mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle des phénomènes qui touchent la Patagonie, notamment la contribution de la cellule de Hadley dans le changement global actuel du climat.
 
 

Auteurs : Gabriel Hes et Maud Chevalier

A recent collaboration between climate scientists from LSCE and palynologists from Université de Bordeaux has led to a first estimation of forests' impact on the global carbon cycle during the last fifth deglaciation (Termination V, 433–404 kyr BP). By gathering the available pollen records, the scientists were able to reconstruct the evolution of forests across latitudes. This reconstruction was then used to evaluate the simulated forests in the iLOVECLIM climate model. Despite model biases, both simulations and pollen reconstructions showed a strong expansion of the temperate and boreal forests at the onset of Termination V, which could have contributed to hamper the increase in atmospheric CO2 concentrations through carbon removal. Although there is still an significant lack of data worldwide, this study highlights the potential for pollen reconstructions to effectively improve our representation of terrestrial biosphere in climate models and ultimately to achieve a better understanding of the carbon cycle over periods of changing climate. Therefore, current research is now devoted to apply the same methodology to Termination TIV (344-321 kyr BP) with the idea to compare the response of terrestrial biosphere with that of Termination V.

Le numéro 74 de la revue "Clefs" du CEA, dédié au Système Terre, est paru en avril 2022 à l'occasion de la Journée de la Terre 

L'article intitulé "Sécurité alimentaire et climat" intègre des résultas obtenus grâce au radiocarbone, déjà évoqués ici.

En s'appuyant sur des mesures isotopiques, une collaboration impliquant le BIAM (CEA-CNRS-AMU) et le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) est parvenue à quantifier la quantité de carbone relâchée dans le sol par les racines du mil, après quelques semaines de croissance seulement. Elle a ainsi pu identifier les lignées de mil offrant un stockage de carbone optimal et préservant le carbone plus ancien déjà présent dans le sol.

Lire la suite sur le site du CEA

Mercredi 9 mars s’est tenue la journée de lancement du projet ANR « EGOUT » à l’Académie du Climat à Paris. Plusieurs sessions d’échanges entre les partenaires scientifiques, des différents services de la ville de Paris, des organismes en lien avec la gestion des eaux usées et de dialogue science et société avec les citoyens ont été organisées.

La rencontre a démarré par un mot de bienvenu de Colombe Brossel, Adjointe à la maire de Paris en charge de la propreté de l’espace public, du tri et de la réduction des déchets, du recyclage et du réemploi suivi par une introduction de Pénélope Komitès, Adjointe à la Maire de Paris en charge de l’innovation, de l’attractivité, de la Prospective Paris 2030 et de la Résilience.

Après une introduction du déroulé de la journée par Elisabeth Lehec (Ville de Paris), Jérémy Jacob (LSCE), le porteur du projet, a effectué un tour d’horizon des objectifs du projet suivi par des présentations volet par volet des responsables scientifiques.

Nada Caud (LSCE), co-responsable avec Jérémy Jacob du workpackage « coordination et communication » a évoqué les missions de gestions de données et des échantillons et de la communication interne et externe.

 Catherine Carré (LADYSS), responsable du workpackage « participation citoyenne », a présenté les différents défis et objectifs de l’action de recherche participative.

Le volet suivi temporel a été dévoilé par Thomas Thiebault (METIS), responsable du workpackage 4. Pour finir la session de présentation, Régis Moilleron (LEESU) a développé les objectifs du volet cartographie spatiale, suivi par Camille Asselin qui a présenté les premiers résultats de sa thèse réalisée dans le cadre du projet.

La parole a ensuite été donnée à tous les participants afin qu’ils s’expriment sur leurs attentes et leur contribution au projet.

L’après-midi, des ateliers organisés par workpackage ont permis aux participants d’échanger avec les responsables scientifiques et des agents de la Ville de Paris de manière à infléchir la stratégie du projet au gré des envies qu’ils ont déclaré. Ces ateliers ont débouché sur des propositions d’actions qui seront rapidement mises en œuvre.

Une restitution des conclusions des ateliers ainsi qu’une conclusion générale a été donnée en fin de journée par Antoine Bastide, Directeur de Cabinet de Anne Souyris, et Jérémy Jacob.

Site web du projet EGOUT : https://egout.cnrs.fr/

Mercredi 9 mars 2022 s’est tenue la Journée de Lancement du projet ANR « EGOUT » à l’Académie du Climat, à Paris. Plusieurs sessions d’échanges entre les partenaires scientifiques, des différents services de la ville de Paris, des organismes en lien avec la gestion des eaux usées et de dialogue science et société avec les citoyens ont été organisées.

La rencontre a démarré par un mot de bienvenu de Colombe Brossel, Adjointe à la maire de Paris en charge de la propreté de l’espace public, du tri et de la réduction des déchets, du recyclage et du réemploi suivi par une introduction de Pénélope Komitès, Adjointe à la Maire de Paris en charge de l’innovation, de l’attractivité, de la Prospective Paris 2030 et de la Résilience.

Après une introduction du déroulé de la journée par Elisabeth Lehec (Ville de Paris), Jérémy Jacob (LSCE), le porteur du projet, a effectué un tour d’horizon des objectifs du projet suivi par des présentations volet par volet des responsables scientifiques.

Nada Caud (LSCE), co-responsable avec Jérémy Jacob du workpackage « coordination et communication » a évoqué les missions de gestions de données et des échantillons et de la communication interne et externe.

Catherine Carré (LADYSS), responsable du workpackage « participation citoyenne », a présenté les différents défis et objectifs de l’action de recherche participative.

Le volet suivi temporel a été dévoilé par Thomas Thiebault (METIS), responsable du workpackage 4. Pour finir la session de présentation, Régis Moilleron (LEESU) a développé les objectifs du volet cartographie spatiale, suivi par Camille Asselin qui a présenté les premiers résultats de sa thèse réalisée dans le cadre du projet.

La parole a ensuite été donnée à tous les participants afin qu’ils s’expriment sur leurs attentes et leur contribution au projet.

L’après-midi, des ateliers organisés par workpackage ont permis aux participants d’échanger avec les responsables scientifiques et des agents de la Ville de Paris de manière à infléchir la stratégie du projet au gré des envies qu’ils ont déclaré. Ces ateliers ont débouché sur des propositions d’actions qui seront rapidement mises en œuvre.

Une restitution des conclusions des ateliers ainsi qu’une conclusion générale a été donnée en fin de journée par Antoine Bastide, Directeur de Cabinet de Anne Souyris, et Jérémy Jacob.

Site web du projet EGOUT : https://egout.cnrs.fr/

La veille de la journée de lancement du projet, les membres ont suivi une visite guidée passionnante du Musée des Égouts de Paris. C’était l’occasion pour démarrer l’immersion dans les thématiques du projet et de découvrir pour les moins initiés toute la partie cachée de la ville de Paris et de la gestion des eaux usées.

Une collaboration internationale coordonnée par le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) propose une chronologie consolidée des principaux sites archéologiques des plateaux bordant la moyenne vallée du Rhône, entre 300 000 et 40 000 ans. Celle-ci ouvre la voie à une meilleure compréhension des peuplements humains du Paléolithique moyen dans cette région et de leur culture. ..

Lire la suite sur le site du CEA

Une collaboration impliquant le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) révèle une occupation d'Homo sapiens remontant à 54.000 ans dans un abri sous roche dans la Drôme, repoussant de 12.000 ans l'arrivée de nos ancêtres en Europe de l'Ouest..

Lire la suite sur le site du CEA.

Balasse M., Bellot-Gurlet L., Dillmann Ph., Geigl E.-M., Jacob J., Lebon M., Le Hô A.-S., Lefèvre J.-C., Leroyer C., Mathé V., Merle V., Mirabaud S. et Reiche I. (2021). Service, expertise et archéométrie : état d’une réflexion collégiale, ArcheoSciences, 45-2, 81-88. https://doi.org/10.4000/archeosciences.10759

This study contributes to the international 4‰ initiative to manage soils for food security and climate. It highlights that carbon storage must be understood over time and not just as a short-term increase in soil carbon content. The loss of carbon initially present in soil through the addition of new energetic carbon (priming effect) must be minimized. This priming effect, which is not visible by simply monitoring soil carbon content, can easily be assessed by measuring ¹⁴C and ¹³C.

Rhizosheath size varies significantly with crop genotype, and root exudation is one among its driving factors. Unravelling the relationships between rhizosheath formation, root exudation and soil carbon dynamics may bring interesting perspectives in terms of crop breeding towards sustainable agriculture. Here we grew four pearl millet (C4 plant type: d¹³C of -12.8 ‰, F¹⁴C=1.012) inbred lines showing contrasting rhizosheath sizes in a C3 soil type (organic matter with d¹³C of -22.3 ‰, F¹⁴C=1.045). We sampled the root-adhering soil (RAS) and bulk soil after 28 d of growth under a semi-controlled condition. The soil organic carbon (SOC) content and d¹³C and F¹⁴C of soil samples were measured and the plant-derived C amount and Clost = Cnew ratio in the RAS were calculated.

The results showed a significant increase in d¹³C in the RAS of the four pearl millet lines compared to the control soil, suggesting that this approach was able to detect plant C input into the soil at an early stage of pearl millet growth. The concentration of plant-derived C in the RAS did not vary significantly between pearl millet lines, but the absolute amount of plant-derived C varied significantly when we considered the RAS mass of these different lines. Using a conceptual model and data from the two carbon isotopes’ measurements, we evidenced a priming effect for all pearl millet lines. Importantly, the priming effect amplitude (Clost =Cnew ratio) was higher for the small rhizosheath (low-aggregation) line than for the large rhizosheath (high-aggregation) ones, indicating a better C sequestration potential of the latter.

Reference: Sitor Ndour P. M., Hatté C., Achouak W., Heulin T., Cournac L., 2022. Rhizodeposition efficiency of pearl millet genotypes assessed on a short growing period by carbon isotopes (d13C, F14C). Soil 8, 49-57 - doi: 10.5194/soil-8-49-2022

Financed by CEA/DRF-IMPULSION CarbonSeq project and a MOPGA grant for the first author