Variabilité du climat et du cycle de l`eau : géochimie isotopique des

Mémoire de thèse d’habilitation à diriger des recherches
Variabilité du climat et du cycle de l’eau :
géochimie isotopique des précipitations
Valérie Masson-Delmotte
Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement
L’Orme des Merisiers
CEA Saclay Bat. 709
91 191 Gif-sur-Yvette cédex
Tel. [phone]
Fax. [phone]
Email [email protected]clay.cea.fr

Variabilité du climat et du cycle de l’eau : géochimie isotopique des précipitations
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Mémoire de thèse d’habilitation à diriger des recherches
Variabilité du climat et du cycle de l’eau :
géochimie isotopique des précipitations
Valérie Masson-Delmotte
Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement
L’Orme des Merisiers
CEA Saclay Bat. 709
91 191 Gif-sur-Yvette cédex
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Variabilité du climat et du cycle de l’eau : géochimie isotopique des précipitations
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Table des matières
Chapitre 1. Introduction ........................................................................................................7
Chapitre 2. - Variabilité du climat et du cycle de l’eau à différentes échelles de temps,
apport de la géochimie isotopique de la glace et des précipitations......................................... 14
2.1 Isotopes stables des précipitations et climat............................................................. 14
2.2 Calibration : Modélisation........................................................................................ 16
2.2.1 Modélisation isotopique simple (modèles de Rayleigh) .................................. 16
2.2.2 Modélisation des isotopes stables de l’eau dans les modèles de circulation
générale de l’atmosphère.................................................................................................. 18
2.3 Calibration : observations de la composition isotopique des précipitations modernes
20
2.4 Variabilité du climat aux échelles de temps glaciaire-interglaciaire........................ 23
2.4.1 ■ Excès en deutérium à Vostok........................................................................ 23
2.4.2 ■ Excès en deutérium à GRIP .......................................................................... 24
2.4.3 ■ Effet Dole à Vostok ...................................................................................... 25
2.4.4 ■ Etude du fond de la carotte de GRIP ............................................................ 25
2.4.5 ■ Etude de la dernière déglaciation.................................................................. 26
2.5 Variabilité du climat de l’Holocène ......................................................................... 27
2.5.1 ■ Variabilité des températures en Antarctique et dans la région source
océanique.......................................................................................................................... 27
2.5.2 ■ Variabilité des températures au Groenland et dans la région source océanique
28
2.6 Variabilité du climat des derniers siècles ................................................................. 29
2.6.1 ■ Law Dome (côte de l’Antarctique de l’est)................................................... 30
2.6.2 ■ Isotopes de la cellulose : étude pilote sur quelques arbres vivants et
subfossiles à Rennes (Bretagne)....................................................................................... 33
Chapitre 3. Perspectives...................................................................................................... 36
3.1 Variabilité récente du cycle de l’eau continental ..................................................... 37
3.2 Variabilité climatique reconstruite à partir des forages polaires.............................. 38
3.3 Modélisation............................................................................................................. 40
3.4 Diffusion des connaissances..................................................................................... 41
Chapitre 4. Références ........................................................................................................ 42
Annexe 1. Curriculum Vitae………………………………………………………………..……….48
Annexe 2. Choix de publications………………………….………………………………………..62

Variabilité du climat et du cycle de l’eau : géochimie isotopique des précipitations
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Table des illustrations
Figure 1- Evolution de l’insolation d’été à 65°N cours des derniers 800 000 (noir) et des
prochains 200 000 ans (rouge) (Berger 1978).................................................................... 9
Figure 2- Carte montrant les sites de forages polaire profonds.................................................. 9
Figure 3 - Schéma du système climatique et des forçages susceptibles de modifier le climat ;
d’après (Houghton 2001).................................................................................................. 12
Figure 4 : représentation schématique du cycle de l’eau et des fractionnements isotopiques
intervenant lors des changements de phase dans l’atmosphère (Vimeux 1999). Les
fractionnements hors équilibre interviennent lors de l’évaporation, l’éventuelle
réévaporation des gouttes d’eau sous les nuages et enfin lors de la formation des cristaux
de glace............................................................................................................................. 15
Figure 5- Carte de l’Antarctique présentant les projets de traverses dans le cadre d’ITASE
(International Trans Antarctic Scientific Experiments). En traits pleins figurent les raids
déjà effectués, en tiretés les projets dans le cadre du 50ème anniversaire de l’Année
Géophysique Internationale.............................................................................................. 22