Présentation
L’étude de la productivité biologique océanique et continentale pendant les transitions glaciaires-interglaciaires nous permettra de tester les principales hypothèses faisant le lien entre les variations de la concentration en dioxyde de carbone atmosphérique et la biosphère. Les mécanismes sous-jacents seront également explorés via l’utilisation de modèles du climat et du cycle du carbone.
Projet ANR : 2022 – 2026
Participants : Geosciences Paris Saclay (coordination) ; LSCE ; EPOC ; IGE
Résumé :
Au cours de chacune des neuf transitions glaciaires-interglaciaires des 800 000 dernières années (800 ka), aussi appelées « terminaisons glaciaires », les concentrations atmosphériques en dioxyde de carbone (pCO2) ont augmenté de 50 à 100 ppm en quelques milliers d’années. Malgré le rôle central joué par le CO2 lors de ces transitions climatiques mais aussi dans le réchauffement climatique actuel (GIEC, 2022), les mécanismes synergiques conduisant à ces transitions restent mal connus. Alors que le réservoir océanique profond et le pergélisol sont soupçonnés d’avoir libéré de grandes quantités carbone (C) reminéralisé dans l’atmosphère, très peu d’études se concentrent sur les estimations quantitatives des stocks et flux régionaux et globaux de C associés à la productivité biologique c.à.d. aux organismes photosynthétiques qui convertissent le CO2 du système océan-atmosphère en matière organique, et favorisent sa séquestration dans le réservoir océanique profond et la lithosphère.
Les simulations numériques et les reconstructions paléoclimatiques suggèrent que la diminution de la productivité marine dans la zone subantarctique (SAZ) en lien avec la migration vers le sud du système de fronts polaires et la diminution de la fertilisation des eaux océaniques de surface par les poussières riches en fer, aurait contribué à libérer du CO2 depuis le réservoir océanique profond vers l’atmosphère en diminuant la force de la pompe des tissus mous c.à.d., la production et l’export de C organique vers les profondeurs. Cependant, ces études négligent généralement la force de la contre-pompe des carbonates, c’est-à-dire la production en surface, et l’exportation vers les profondeurs, de C inorganique (CaCO3) planctonique qui augmente la concentration en CO2 des eaux océaniques de surface et par inférence de l’atmosphère, et contribue, avec la pompe à tissus mous, à la pompe biologique à C de l’océan. Parallèlement, il a récemment été démontré que la biosphère terrestre aurait également pu jouer un rôle clé dans la régulation de la pCO2 lors des terminaisons glaciaires. L’augmentation de la productivité terrestre et du stockage du C sur les continents aurait pu conduire à une diminution de la pCO2, contrecarrant ainsi partiellement la libération de C depuis le réservoir océanique profond.
L’objectif de ce projet est de quantifier les changements multi-centenaires à multi-millénaires de la productivité biologique marine et terrestre et leurs impacts sur les variations de pCO2 au cours des terminaisons des derniers 800 ka via une approche modèles-données. Une attention particulière est portée aux terminaisons TVII (620 ka), TV (430 ka) et TIII (250 ka) qui marquent l’installation progressive des cycles glaciaires-interglaciaires à 100 000 ans à la fin de la transition mi-Pléistocène (1 200-600 ka) et la mise en place des variations de pCO2 de grande amplitude à partir de l’évènement Mi-Brunhes (430 ka).