Description du sujet de thèse

Les carottes de glace de l'Antarctique de l'Est permettent de reconstruire les variations climatiques et de l'environnement sur les derniers 800 000 ans sur la carotte EPICA Dome C (et bientôt 1,5 million d'années sur la carotte Beyond EPICA) grâce aux analyses effectuées dans la glace et dans les bulles d'air piégées. Le signal climatique des périodes les plus anciennes est enregistré dans la partie profonde des carottes de glace, proche du socle rocheux. L'analyse de cette glace profonde est délicate. D'abord, l'amincissement des couches de glace est important ce qui affecte la résolution temporelle : les 200 m les plus profonds (6%) sur la carotte EPICA Dome C contiennent 200 000 ans d'histoire du climat enregistrée (25% de la carotte). De plus, en raison (1) de la température élevée proche du point de fusion de la glace aux grandes profondeurs et (2) de l'âge de la glace profonde, des phénomènes de diffusion, de croissance extrême des grains et de migration des espèces chimiques au sein de la glace se produisent ce qui peut affecter la préservation des données climatiques et environnementales.
Des premières études ont montré que la longueur de diffusion isotopique pouvait atteindre plusieurs dizaines de cm dans la glace au fond de la carotte de glace EPICA Dome C ce qui limite la documentation du signal climatique à partir des isotopes de l'eau. En ce qui concerne les enregistrements de gaz dans les bulles d'air, l'échange diffusif des gaz piégés (O2, N2, CH4 et CO2) peut limiter les informations nécessaires à la datation de la glace et à la reconstruction du signal de variabilité des gaz à effet de serre. Malgré des mesures de plusieurs traceurs dans plusieurs carottes de glace profondes, il existe encore de grandes incertitudes dans les effets diffusifs sur les signaux climatiques et environnementaux enregistrés. Ceci est principalement dû au fait que les carottes de glace profondes n'ont pas été analysées avec une résolution suffisamment élevée pour une glace aussi fortement compressée. La difficulté actuelle de récupérer un signal climatique de qualité devrait être compensée en augmentant la résolution des mesures et en augmentant la précision qui permettra la reconstruction des signaux.
Ce projet de thèse propose d'étudier différents traceurs climatiques et environnementaux dans les 200 m les plus profonds de la carotte EPICA Dome C qui couvrent la période entre 600 000 et 800 000 ans avant aujourd'hui. En particulier, nous étudierons la composition élémentaire et isotopique du dioxygène de l'air piégé dans la glace pour un objectif de datation ainsi que la composition isotopique de l'eau pour reconstruire avec la meilleure résolution temporelle possible les variations de température sur cette période de temps. En collaboration avec l'Institut des Géosciences de l'Environnement de Grenoble, nous étudierons aussi comment les processus de diffusion et d'amincissement affectent les enregistrements de concentration en gaz à effet de serre (CH4 et CO2). Ce projet de thèse comporte donc une partie analytique d'acquisition de données ainsi qu'une partie d'interprétation des données mettant en œuvre des modèles simples pour étudier les effets de diffusion sur le signal climatique. Après avoir étudié ces effets sur la carotte EPICA Dome C grâce aux séries de données obtenues, il sera possible de prolonger cette étude sur la carotte en cours de forage Beyond EPICA.
Ce projet s'adresse à un(e) étudiant(e) motivé(e) par l'étude du climat et du paléoclimat avec des bases solides en physique et/ou géosciences. Il nécessite de bonnes capacités pour travailler en équipe et collaborer avec des équipes extérieures au LSCE, en France ou à l'étranger. Une maitrise de l'anglais est nécessaire.

Contexte de travail

Ce projet est financé par le projet ANR ToBE et en forte interaction avec le projet européen Beyond EPICA.

Contraintes et risques

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