Description du sujet de thèse

Le pergélisol : interactions climat-carbone du Pléistocène à l’Anthropocène
Le pergélisol, qui correspond au sol gelé pendant au moins 2 ans consécutifs, couvre de larges zones dans les hautes latitudes, notamment dans l’hémisphère nord. Il joue un rôle crucial dans le système climatique : les échanges de chaleur, d’eau et de carbone avec l’atmosphère peuvent modifier durablement le cycle du carbone et le climat. En particulier, la présence de pergélisol peut modifier fortement le cycle saisonnier local, ce qui peut favoriser la mise place ou la fonte de calottes de glace lors des cycles glaciaire-interglaciaire. Les changements de son extension ont également très probablement influencé les changements de concentration atmosphérique en CO2 lors des périodes glaciaire-interglaciaires, en stockant ou relarguant du carbone au grès de ses avancées et reculs. Enfin, de nombreuses incertitudes demeurent quant à l’évolution du pergélisol dans le futur, pouvant impacter durablement le cycle du carbone et le climat des prochains milliers d’années.

Pour comprendre son rôle dans les changements passés et anticiper ses impacts dans le futur, il est nécessaire de simuler le pergélisol avec des modèles numériques en interaction avec des modèles de climat et de cycle du carbone. Pour cela, cette thèse s’attachera à coupler un modèle de pergélisol (VAMPER) avec un modèle couplé climat-calottes-carbone (modèle iLOVECLIM). La comparaison avec les données existantes pour la période moderne permettra de valider le couplage. Dans un deuxième temps, les simulations de l’évolution du pergélisol pendant les périodes passées et la comparaison aux données existantes, notamment en termes d’extension, permettra d’améliorer le modèle. Pendant les périodes glaciaire-interglaciaires, l’étudiant·e analysera les interactions avec le climat, afin d’évaluer le rôle du pergélisol pour la mise en place et la fonte des calottes de glace de l’hémisphère nord. L’étudiant ou étudiante ajoutera également le cycle du carbone dans le modèle de pergélisol afin d’évaluer son rôle dans les changements passés de CO2 et de δ13C atmosphérique, un proxy permettant de contraindre les échanges de carbone. Ces développements couplés à la comparaison aux reconstructions paléo, permettront d’améliorer le modèle et finalement d’évaluer le rôle du pergélisol dans les projections futures du CO2 et du climat.

Contexte de travail

Le LSCE est une unité mixte de recherche (UMR 8212) entre le CEA, le CNRS et l'Université de Versailles Saint-Quentin (UVSQ), dédié à l’étude du climat et de l’environnement. Il fait partie de l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) qui regroupe les laboratoires sur ces sujets en Ile de France. Le LSCE regroupe environ 300 chercheurs, ingénieurs et agents administratifs dont 150 personnels permanents issus des 3 tutelles et plusieurs dizaines d'étudiants thésitifs.
L’étudiant ou étudiante participera aux réunions d’équipe (équipe de modélisation du climat CLIM, https://www.lsce.ipsl.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=7) et pourra assister aux nombreux séminaires proposés au LSCE. La thèse se déroulera principalement au LSCE où se trouve l’expertise côté modélisation, avec un suivi et des échanges régulier avec des collègues en France et à l’étranger.