Characterisation of rapid climate changes through isotope analyses of ice and entrapped air in the NEEM ice core - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Characterisation of rapid climate changes through isotope analyses of ice and entrapped air in the NEEM ice core

Analyse isotopique de l'air et de la glace du nouveau forage NEEM au Groenland pour caractériser les instabilités rapides du climat

Résumé

Greenland ice core have revealed the occurrence of rapid climatic instabilities during the last glacial period, known as Dansgaard-Oeschger (DO) events, while marine cores from the North Atlantic have evidenced layers of ice rafted debris deposited by icebergs melt, caused by the collapse of Northern hemisphere ice sheets, known as Heinrich events. The imprint of DO and Heinrich events is also recorded at mid to low latitudes in different archives of the northern hemisphere. A detailed multi-proxy study of the sequence of these rapid instabilities is essential for understanding the climate mechanisms at play. Recent analytical developments have made possible to measure new paleoclimate proxies in Greenland ice cores. In this thesis we first contribute to these analytical developments by measuring the new innovative parameter 17O-excess from ice at LSCE (Laboratoire des Sciences du Climatet de l'Environnement, France). At the Centre for Ice and Climate (CIC, Denmark) we contribute to the development of a protocol for absolute referencing of methane gas isotopes, and making full air standard with known concentration and isotopic composition of methane (d13C and d2H). Then, air (d15N-N2) and water stable isotope measurements from four Greenland deep ice cores (GRIP, GISP2, NGRIP and NEEM) are investigated over a series of Dansgaard– Oeschger events (DO 8, 9 and 10). Combined with firn modeling, d15N data allow us to quantify abrupt temperature increases for each drill site (1 sigma = 0.6°C for NEEM, GRIP and GISP2, 1.5°C for NGRIP). Our data show that the magnitude of stadial–interstadial temperature increase is up to 2°C larger in central (GRIP, GISP2) and central-North (NGRIP) Greenland than in northwest Greenland (NEEM). The same spatial pattern is seen for accumulation increases. This pattern is coherent with climate simulations in response to reduced sea-ice extent in the Nordic seas. Finally, we develop a multi-proxy approach to identify in polar ice cores the fingerprint of Heinrich Events and apply it to Heinrich events 4 and 5, occurring during GS-9 and GS-13 respectively. Our multi-proxy study evidences non-synchronous climate changes between Greenland and the mid-latitudes during GS-9 and GS-13. It opens new paths for parallel investigation of different marine, terrestrial and ice core climate archives.
Les carottes de glace groenlandaises ont révélé l’occurrence d'instabilités climatiques rapides lors de la dernière période glaciaire, ou événements de Dansgaard-Oeschger (DO). Parallèlement les carottes de sédiment marin de l'Océan Atlantique Nord ont mis en évidence des couches de débris glaciaires, déposés lors de la fonte des icebergs déchargés par la désintégration des calottes glaciaires de l'hémisphère nord, ou événements de Heinrich. La trace des DO et des événements de Heinrich est également enregistrée aux latitudes moyennes à basses dans différentes archives climatiques de l'hémisphère nord. Une étude multi-marqueurs détaillée de la séquence de ces instabilités rapides est essentielle pour comprendre les mécanismes climatiques en jeu. Les développements analytiques récents ont rendu possible la mesure de nouveaux marqueurs paléoclimatiques dans les carottes de glace du Groenland. Dans cette thèse, nous contribuons tout d'abord à ces développements analytiques en mesurant le nouveau paramètre climatique 17O-excess de la glace au LSCE (Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, France). Au Centre pour la Glace et le Climat (CIC, Danemark) nous contribuons au développement d'un protocole expérimental pour le référencement de la mesure des isotopes du méthane dans l'air et à la réalisation d'un mélange de gaz de référence pour la composition isotopique du méthane (d13C et d2H). Ensuite, des mesures d'isotopes stables de l'air (d15N du N2) et de l'eau de quatre forages profonds groenlandais (GRIP, GISP2, NGRIP et NEEM) sont réalisés sur une séquence climatique continue (DO 8, 9 et 10). Combinées avec la modélisation du névé, les données de d15N nous permettent de quantifier les augmentations rapides de la température pour chaque puits de forage (1 sigma = 0.6°C pour NEEM, GRIP et GISP2, 1.5°C pour NGRIP). Nos données montrent que l'augmentation de température est jusqu'à 2°C plus grande au Groenland central (GRIP, GISP2) et au centre-nord (NGRIP) qu'au nord-ouest (NEEM). Les augmentations de précipitations neigeuses suivent la même structure. Cette structure est cohérente avec les scénarios de modélisation climatique de réduction de l'étendue de glace de mer dans les Mers Nordiques. Enfin, nous développons une approche multi-marqueurs afin d'identifier dans les carottes de glace polaires la trace des événements de Heinrich et nous l'appliquons aux événements de Heinrich 4 et 5, se produisant pendant les stadiaires GS-9 et GS-13, respectivement. Notre étude multi-marqueurs met en évidence des changements climatiques non synchrones entre le Groenland et les latitudes moyennes lors des GS-9 et GS-13. Ceci initie et encourage de nouvelles approches pour l'investigation de différentes archives climatiques d'origine marine, terrestre et glaciaire.
Fichier principal
Vignette du fichier
Guillevic_PhDthesis_2nd_edition_3feb2014.pdf (38.88 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-01277038 , version 1 (21-02-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01277038 , version 1

Citer

Myriam Guillevic. Characterisation of rapid climate changes through isotope analyses of ice and entrapped air in the NEEM ice core . Climatology. University of Copenhagen, Faculty of Science, Denmark; Université de Versailles Saint Quentin en Yvelines (UVSQ), France, 2013. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01277038⟩
223 Consultations
38 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More