Description du sujet de thèse

Dans le cadre de l'ERC Doc-Past, le doctorant aura pour mission d'analyser la composition isotopique du nitrate et du sulfate de plusieurs carottes de glace de glaciers emblématiques de plusieurs régions du monde dans le but de connecter l'évolution chimique de l'atmosphère avec le climat

Malgré des décennies de recherche et des centaines de carottes de glace étudiées, ce que l'on appelle communément la chimie des carottes de glace a fourni très peu d'informations sur le fonctionnement chimique de l'atmosphère. Cela est dû au fait que la concentration et la composition isotopique globale des composés ciblés dans la glace ne font pas la différence entre les effets de source, de transformation ou de puits tout en supposant également qu'ils n'ont pas été influencés par des effets post-dépôt (alors qu'ils l'ont souvent été). Avec le orbitrap-iso, il est possible d'augmenter quantitativement et qualitativement le nombre de proxies isotopiques à un niveau tel où des informations spécifiques liées à la transformation des composés dans l'atmosphère deviennent accessibles. L'objectif de cette thèse est de documenter la composition isotopique du sulfate et du nitrate à différentes échelles spatiales et temporelles dans les carottes de glace, y compris les compositions isotopiques poly-substituées jamais mesurées auparavant. Les carottes de glace des basses latitudes seront particulièrement intéressantes pour la capacité d'oxydation passée de l'atmosphère car c'est là que se produit la plus grande partie de l'oxydation atmosphérique, et chaque carotte présente son propre intérêt scientifique par sa position et l'échelle de temps couverte. Ces carottes de glace des basses latitudes proviennent du projet Ice Memory, un programme international approuvé par l'UNESCO visant à préserver les carottes de glace des glaciers de haute altitude menacés de perdre leurs paléo-informations en raison du réchauffement climatique. Le programme fournit aux générations actuelles et futures la matière première et les données nécessaires aux avancées scientifiques dans la recherche sur les carottes de glace. En tant que scientifiques impliqués dans ce programme, nous avons accès à une série de carottes de glace de basse latitude qui ont déjà été forées. Nous avons l'intention de documenter les isotopologues de sulfate et de nitrate des carottes de glace du Col du Dôme, de l'Illimani et de l'Elbrus. Comme la chimie de leur formation est inaccessible par les seules mesures de concentration, leurs profils temporels ont été interprétés essentiellement en termes de régions sources et d'inventaires d'émissions. En général, toutes les carottes montrent les mêmes tendances caractérisées par une augmentation continue de la concentration de sulfate et de nitrate à partir du début du 20ème siècle, suivie d'une diminution pour le sulfate et d'une stagnation pour le nitrate autour de 1980-1990, ce qui est cohérent avec les inventaires d'émission régionaux. Grâce à DOC-PAST, nous avons l'opportunité d'étendre les interprétations des profils de nitrate et de sulfate bien au-delà de leurs simples profils de concentration. De plus, la carotte de glace de l'Illimani couvre le dernier maximum glaciaire et peut être utilisée comme point de comparaison entre les régions tropicales et polaires au cours du Pléistocène supérieur.

Tâches à entreprendre :
Tâche 1 : Couper et préparer les échantillons des carottes de glace en chambre froide.
Tâche 2 : Analyser les échantillons sur la plateforme d'analyse des carottes de glace PANDA pour extraire les profils de concentration de base.
Tâche 3 : Acquérir les connaissances pour exécuter et traiter les échantillons pour le nouvel analyseur isotopique Orbitrap.
Tâche 4 : Documenter les isotopologues de sulfate et de nitrate pendant les transitions préindustrielles/industrielles dans les carottes d'Illimani, du Col du Dôme et de l'Elbrouz à une résolution sub-décennale avec l'analyseur d'isotopes Orbitrap.
Tâche 5 : Analyse à haute résolution dans les carottes des basses latitudes d'événements spécifiques sélectionnés (volcaniques, biomasse, poussière) et établissement de la variabilité saisonnière et naturelle pour chaque carotte.
Tâche 6 : Interpréter, présenter et publier les données obtenues.

Contexte de travail

L'Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE) est un laboratoire public de recherche sous les tutelles du CNRS/INSU, l'IRD, l'Université Grenoble Alpes (UGA) INRAE et Grenoble-INP.
Il rassemble environ 330 personnes dont 190 membres permanents (chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs) et environ 140 doctorants, post-doctorants et personnels en contrat à durée déterminée. Le laboratoire accueille aussi chaque année plusieurs dizaines de stagiaires et visiteurs scientifiques. Le laboratoire est installé sur trois sites du Campus universitaire de Grenoble (sites Glagiologie, OSUG-B/Maison Climat Planète, et INRAE Grenoble Saint Martin d'Hères).
L'IGE constitue l'un des principaux laboratoires de l'Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) qui est une structure fédérative de l'INSU.

Contraintes et risques

Travail en chambre froide
Travail en milieu extrême (altitude, zones polaires)
Manipulation de produits chimiques