Conjonction de données et de modèles pour la datation des forages profonds d'Antarctique et du Groenland - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Data assimilation for the dating of Greenland and Antarctic deep ice cores.

Conjonction de données et de modèles pour la datation des forages profonds d'Antarctique et du Groenland

Résumé

We are hereby presenting a new dating method based on inverse techniques, which aims at calculating consistent gas and ice chronologies for several ice cores. The proposed method yields new dating scenarios simultaneously for several cores by making a compromise between the chronological infor- mation brought by glaciological modeling (i.e., ice flow model, firn densification model, accumulation rate model), and by gas and ice stratigraphic constraints. This method enables us to gather widespread chronological information and to use regional or global markers (i.e., methane, volcanic sulfate, Beryllium- 10, tephra layers, etc.) to link the core chronologies stratigraphically. Confidence intervals of the new dating scenarios can be calculated thanks to the probabilistic formulation of the new method, which takes into account both modeling and data uncertainties. We apply this method simultaneously to one Greenland (NGRIP) and three Antarctic (EPICA Dome C, EPICA Dronning Maud Land, and Vostok) ices cores, and refine existent chronologies. Our results show that consistent ice and gas chronologies can be derived for depth intervals that are well-constrained by relevant glaciological data. In particular, we propose new and consistent dating of the last deglaciation for Greenland and Antarctic ice and gas records.
Les relations de phase entre augmentation de la concentration des gaz à effet de serre et augmentation de la température constitue un en jeu sociétal. Pour affiner notre compré- hension des mécanismes climatiques sur la Terre, une datation précise des enregistrements climatiques du passé (carotte de glace, carotte de sédiments marins, spéléothèmes) est in- dispensable. En échelle relative, les datations permettent d’évaluer les relations de phase des variations climatiques en différents points du globe. En échelle absolue, les liens entre changements de l’orbite terrestre et réponse climatique peuvent être étudiés. Les carottes de glace d’Antarctique et du Groenland constituent des archives uniques à l’échelle des grands cycles glaciaire-interglaciaire. Elles offrent de nombreux marqueurs stratigraphiques pour la datation relative (méthane, couches de cendre...). Les échelles d’âge de ces carottes peuvent en outre être calculées grâce à des modèles numériques simulant la déformation des calottes, l’évolution de la température et des précipitations, ainsi que les caractéristiques du névé polaire. Toutefois les incertitudes sur ces datations modélisées demeurent considérables, no- tamment sur la datation relative des signaux de température enregistrés dans la glace solide et des signaux de composition de l’atmosphère enregistrés dans les bulles d’air piégées dans la glace. Le gaz et la glace à une même profondeur n’ont en effet pas le même âge. Au cours de ce travail de thèse, un code d’assimilation de données a été développé afin de réduire les incertitudes sur les chronologies. Ce code permet de calculer simultanément les datations gaz et glace de plusieurs forages glaciaires en réalisant un compromis entre les informations chronologiques fournies par les modèles glaciologiques et celles apportées par les contraintes stratigraphiques issues des mesures dans la glace et le gaz. La méthode repose sur une in- férence Bayésienne formulée à l’aide d’une fonction coût. Cette formulation met en jeu des matrices de covariance d’erreur qui rendent compte des incertitudes sur les données ainsi que sur les sorties des modèles fournissant la première ébauche de datation. Elle permet de proposer des échelles d’âge optimisées ainsi que des intervalles de confiance. Dans ce manus- crit, on présente les premières expériences de datation réalisées avec l’outil numérique. En particulier, la datation simultanée des forages de North GRIP (Groenland), Vostok, Epica Dôme C et Epica Dronning Maud Land (Antarctique) montre le potentiel de cet outil pour construire les futures échelles d’âge des forages profonds d’Antarctique et du Groenland.
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Dates et versions

tel-01171550 , version 1 (10-07-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01171550 , version 1

Citer

Bénédicte Lemieux-Dudon. Conjonction de données et de modèles pour la datation des forages profonds d'Antarctique et du Groenland. Planète et Univers [physics]. Grenoble 1 UJF - Université Joseph Fourier, 2009. Français. ⟨NNT : 20004208⟩. ⟨tel-01171550⟩
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