Modelling water isotopes in polar ice sheets - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Modelling water isotopes in polar ice sheets

Modélisation des isotopes de l'eau dans les calottes de glace

Résumé

Concentrations of water isotopes in marine sediments are a key indicator of past temperatures to whom understands the storage capacity and dynamical behaviour of the ocean, atmosphere and cryosphere and their exchanges. The contribution of the latter reservoir remains poorly established because of the paucity of deep ice cores in Greenland and Antarctica and the difficulty of interpreting these cores. To obtain the water isotope composition of ice sheets and gain an understanding of their stratigraphy, I develop a tracer transport method that I combine with numerical models of ice dynamics to predict the fine layering of polar ice such that it is locally validated at ice core sites. This sets a novel method to constrain reconstructions of ice sheets' climatic and dynamic histories. Using the UBC 3D Ice Sheet Model (ISM) of Marshall and Clarke (1997), I predict the fine layering of the Greenland Ice Sheet and use the ice core records of GRIP, Dye 3 and Camp Century to better determine the minimal ice extent during the last inter-glacial period, 127 kyr ago. I suggest that 3.5-4.5 m of sea level rise could be attributed to melting in Greenland. Tracers are also applied to Antarctica with the LGGE-ISM of Ritz et al. (2001). The 3D model is compared to simple flow models at the deep ice core sites of Dome C, Vostok and Dome Fuji to test the hypotheses on depositional conditions and dynamical conditions. These studies lead to a well-constrained stratigraphic reconstruction of the Greenland and Antarctic Ice Sheets and allow me to produce the first-ever self-consistent prediction of their bulk isotopic composition, hence closing the global water isotope budget of the Earth.
La concentration en isotopes de l'eau dans les glaces polaires et les sédiments marins est un précieux indicateur des températures passées si l'on comprend bien les échanges isotopiques entre l'océan, l'atmosphère et la cryosphère. La dynamique et la capacité de stockage des calottes glaciaires demeurent cependant méconnues à cause de la rareté des prélèvements de glace. Cette thèse, basée sur la modélisation de la glace en 3D, développe une méthode de traçage pour suivre les particules de glace afin de retrouver leurs conditions de déposition et de prédire la fine stratigraphie des calottes du Groenland et de l'Antarctique. La méthode est validée en comparant la prédiction du modèle avec les couches de glace aux sites de forage polaire profonds. En utilisant le modèle d'évolution du Groenland de l'UBC (Marshall et Clarke 1997) et les traceurs aux sites de GRIP, Dye 3 et Camp Century, j'étudie le climat lors de la précédente période inter-glaciaire, il y a 127000 ans, et trouve que la fonte de glace au Groenland provoqua une montée de 3.5 à 4.5 m du niveau des mers. La méthode est aussi appliquée aux conditions de déposition de la glace prélevée en Antarctique à Vostok, Dome Fuji et Dome C en combinant les traceurs au modèle de calotte du LGGE (Ritz et al. 2001). Je teste ainsi les hypothèses d'interprétation des enregistrements climatiques et examine les changements d'altitude et de morphologie de la calotte antarctique. Ayant prédit la fine stratigraphie des calottes polaires, j'en déduis la première estimation glaciologique de leur composition isotopique moyenne pour le présent et le passé et boucle ainsi le budget en isotope de l'eau de notre planète.
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  • HAL Id : tel-00009253 , version 1

Citer

Nicolas Lhomme. Modelling water isotopes in polar ice sheets. Geophysics [physics.geo-ph]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2004. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00009253⟩
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