Sédimentologie marine et paléoclimats Année

Université de Bordeaux
Bâtiment B5
Allée Geoffroy Saint Hilaire
CS 50023
33615 Pessac Cedex
ED 304 SE
Ecole Doctorale Sciences et Environnements
Thématique:Sédimentologiemarineetpaléoclimats
Annéeuniversitaire2015‐2016
TITREDUSUJETDETHÈSE:Assimilationdedonnéespaléoclimatiquesdansunmodèledecirculation
globaleduclimat
DIRECTEURDETHÈSE:DidierSwingedouw
Courriel:didier.swingedouw@u‐bordeaux1.frTéléphone:0540008904
UnitédeRecherche:UMRCNRS5805EPOC–OASU–UniversitédeBordeaux
Adresse:AlléeGeoffroySaintHilaire,33615Pessac
DESCRIPTIONDUSUJETDETHÈSE:
Lavariabilitéclimatiquenaturelleduclimatjoueunrôlenonnégligeablepourleclimatàvenir,
enparticulierauxéchellesdetempsdécennales.Ainsi,lerécenthiatusconcernantlatempérature
globale,les15dernièresannéesayantmontréunréchauffementplusfaiblequ’attendu,illustre
parfaitementlerôleclefquepeuventjouerlesgrandsmodesdelavariabilitéclimatiquesurlatendance
deréchauffementclimatique,àl’échelleglobale,maisencoreplusàl’échellerégionale.
Lesobservationsinstrumentalesneremontentqu’audébutdel’èreindustrielle(~1850),sibien
quelacompréhensiondelavariabilitédécennaleàpluri‐centennalenécessitelerecoursàdes
enregistrementsduclimatplusindirects,issusparexempledel’analysedecernesd’arbresoude
sédimentsmarinsetlacustres.Lederniermillénaireconstitueuncadreprivilégiéencesens.Cependant,
lacouverturespatialedecesdonnéesrestefaible,sibienquel’utilisationd’unmodèledeclimat
associéeàuneméthoded’assimilationdecesdonnéesreprésenteuneaméliorationclefpournotre
compréhensionduclimat.
C’estcequeproposedemettreenœuvrecettethèse.LemodèleutiliséseraIPSL‐CM5A‐LR,un
modèledecirculationglobale,quin’ajamaisétéutilisépourunetelleapproche.Latechniqueproposée
s’appuieradansunpremiertempssuruneméthodesimplederappelverslatempératuredesurface,
tellequereconstruiterécemmentpourlederniermillénaire.Cetteméthodeadéjàétéutiliséeavec
succèspourles50dernièresannées.Ledéfiseraicidel’appliquerpourdespériodesdetempsplus
lointaines.
Cetteméthoded’assimilationdedonnéespourraégalementêtreappliquéeàdespériodesde
changementrapideduclimat,commelesévénementsdeHeinrich,pourlesquelsunecompilationde
donnéespaléo‐sédimentairesseraconstituéeetutiliséepourrappelerlemêmemodèle.Cecidonnera
accèspourlapremièrefoisdansunmodèledecettecomplexité,auxvariationsdelacirculation
océaniquedegrandeéchelle,faceàdesévénementsdedéchargesmassivesd’icebergs.Cetteanalyse,
enfaisantappelauxobservationsdupassé,s’inscritdansunemeilleureestimationdesconséquences

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climatiquesliéesàlafonteactuelledelacalottegroenlandaiseetdevraitpermettred’enréduire
l’incertitude.
Cettethèseseplaceàl’interfaceentremodélisationetacquisitiondedonnéespaléo‐climatiques
etbénéficieradoncdeladoublecompétenceprésenteàEPOCetdanssonéquipeencadrante.Son
aspectnovateuraiderafortementlecandidatretenuàfairecarrièredanslarecherche.
PUBLICATIONSDEL'ÉQUIPE:
1. SwingedouwD.,P.Ortega,J.Mignot,E.Guilyardi,V.Masson‐Delmotte,P.G.ButlerandM.Khodri
(2015)BidecadalNorthAtlanticoceancirculationvariabilitycontrolledbytimingofvolcanic
eruptions.NatureCommunications,inpress.
2. SwingedouwD.,RodehackeC.,OlsenS.,MenaryM.,GaoY.,MikolajewiczU.,MignotJ.(2015)Impact
ofGreenlandicesheetmeltingontheAtlanticoverturning:Amulti‐modelassessment.Climate
Dynamics,publishedonlineDOI10.1007/s00382‐014‐2270‐x.
3. CampagneP.,CrostaX.,HoussaisM.N.,SchmidtS.,DevredE.,CapoS.,MarieuV.,ClossetI.,
SwingedouwD.andMasse,G.(2015)Relativeroleofglacialiceandatmosphericforcingonthe
MertzGlacierPolynyaoverthepast250years.NatureCommunications,inpress.
4. WiszM.S.,O.Broennimann,P.Gronkjaer,R.B.Hedeholm,P.R.Moller,S.M.Olsen,D.Swingedouw,
E.E.Nielsen,A.Guisan4,L.Pellissier(2015)ArcticwarmingwillpromoteAtlantic‐Pacificfish
interchange.NatureClimateChange,inpress.
5. RayS.D.Swingedouw,J.Mignot,E.Guilyardi(2015)Effectofsurfacerestoringonsubsurface
variabilityinaclimatemodelduring1949‐2005.ClimateDynamics,DOI10.1007/s00382‐014‐2358‐3.
6. SgubinG.,SwingedouwD.,S.Drijfhout,S.HagemannandE.Robertson(2015)Multimodelanalysis
ontheresponseoftheAMOCunderanincreaseofradiativeforcinganditssymmetrical
reversal.ClimateDynamics,DOI10.1007/s00382‐014‐2391‐2.
7. OrtegaP.D.Swingedouw,V.Masson‐Delmotte,C.Risi,B.Vinther,P.Yiou,R.Vautard,K.Yoshimura
(2014)CharacterizingatmosphericcirculationsignalsinGreenlandicecores:insightsfromthe
weatherregimeapproachClimateDynamics,43(9‐10),pp.2585‐2605,DOI10.1007/s00382‐014‐
2074‐z.
8. SeferianR.,BoppL.,GehlenM.,SwingedouwD.,MignotJ.,GuilyardiE.,ServonnatJ.(2013)
Multi‐yearpredictionofTropicalPacificMarineProductivity.ProceedingsofNationalAcademyof
Science(PNAS)111,pp11646‐11651.
9. SwingedouwD.,MignotJ.,LabetouleS.,GuilyardiE.andMadecG.(2013)Initialisationand
predictabilityoftheAMOCoverthelast50yearsinaclimatemodel.ClimateDynamics40,2381‐
2399.DOI:10.1007/s00382‐012‐1516‐8.
10. SwingedouwD.,RodehackeC.,BehrensE.,MenaryM.,OlsenS.,GaoY.,MikolajewiczU.,MignotJ.,
BiastochA.(2013)DecadalfingerprintsoffreshwaterdischargearoundGreenlandinamulti‐models
ensemble.ClimateDynamics41,pp695‐720,DOI:10.1007/s00382‐012‐1479‐9.

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COLLABORATIONSSCIENTIFIQUES:
Lemodèleclimatiqueutiliséestdéveloppéenrégionparisienneauseinl’InstitutPierreSimon
Laplace(IPSL)aveclequell’encadrantpossèdedenombreusescollaborations,avecleslaboratoiresLSCE
etLOCEANnotamment.
Lesdéveloppementstechniquessurcemodèleserontminimesetbénéficierontdutravailen
coursauseindel’équipeprévisiondécennaledel’IPSLdontl’encadrantfaitpartie.
L’analysedesreconstructionsexistantesetlamiseenplacedenouvellebasededonnéesse
ferontencollaborationavecdeschercheursd’EPOCdontXavierCrosta,FrédériqueEynaud,Thierry
Corrège,toustroisspécialistesdedifférentsindicateurspaléoclimatiques.
FINANCEMENT:
L’étudiantauraàsadispositionunconsoleinformatiquedebureau,ainsiqu’unaccèsau
supercalculateurduTrèsGrandCentredeCalculduCEA(TGCC),undespluspuissantssurleterritoire
national,etmisàdispositiondeschercheursenrechercheclimatiquedanslecadreduprojetnational
GENCI.
Ceprojets’appuierasurdenombreuxprojetsencoursauquelparticipel’encadrant,notamment
entantqu’animateurdegroupedetravailpourleprojetANRHAMOC,quis’intéresseàlavariabilitéde
lacirculationocéaniqueaucoursdel’Holocène.LeprojetANRMORDICUSpourraégalementenrichirle
travailetl’expertisedudoctorant.

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Speciality:
Year2015‐2016
SUBJECT:Paleoclimatedataassimilationwithinageneralcirculationmodel
SUPERVISOR:DidierSwingedouw
E‐mail:Didier.swingedouw@u‐bordeaux1.frPhone:0540008904
Lab:UMRCNRS5805EPOC–OASU–UniversitédeBordeaux
Address:AlléeGeoffroySaintHilaire,33615Pessac
PRESENTATION:
Thenaturalclimaticvariabilityplaysacrucialroleforcomingclimatechange.Indeed,therecent
hiatusconcerningtheglobaltemperatureoverthelast15yearshaveshownaweakerheatingthan
expected,illustratingperfectlythekeyrolethatcanplaythelarge‐scalemodesoftheclimaticvariability
onglobalwarming,attheglobalscale,andevenmoreattheregionalscaleone.Theinstrumental
observationsgobackuponlyatthebeginningoftheindustrialera(~1850),sothattheunderstandingof
thedecadalvariabilityrequiresbroaderview,allowedbypaleoclimaterecordsoftheclimatefor
exampleoftheanalysisoftreeringsormarineandlakesediments.Thelastmillenniumconstitutesa
privilegedperiodinthisrespect.However,thespatialcoverofthesedataremainslow,sothattheuseof
amodelofclimateassociatedwithamethodofassimilationofthesedatarepresentsakey
improvementforourunderstandingoftheclimate.
ThisiswhatisproposedwithinthisPhDthesis.TheclimatemodelusedwillbeIPSL‐CM5A‐LR,a
modelofgeneralcirculationmodel,whichwasneverusedforsuchanapproach.Theproposed
techniquewillleanatfirstonasimplemethodofrestoringtowardstheobservedanomaloussurface
temperature,suchasreconstructedrecentlyforthelastmillennium.Thismethodwasalreadyused
successfullyforthelast50years.Thechallengewillbeheretoapplyitformoredistantperiodsoftime.
Thismethodofdataassimilationcanalsobeappliedtoperiodsoffastchangeoftheclimate,asHeinrich
events,forwhichacompilationofpaleodatawillbeconstitutedandusedtorestorethesameclimate
modelbutoverthelastglacialperiod.Thiswillgiveaccessforthefirsttimeinamodelofthis
complexity,tothevariationsoflarge‐scaletheoceaniccirculationinresponsetomassiveiceberg
discharges.Thisanalysis,byrelyingonpastobservations,willhelptobetterestimatethepotential
impactofcomingclimateandresponsetoGreenlandicesheetmelting.
ThisPhDthesiswilltakesplaceattheinterfacebetweenmodellingandpaleo‐climaticdataandwill
thusbenefitfromthedoubleexpertisepresentatEPOClaboratory.Theveryinnovativeaspectofthe
thesiswillstronglyhelpthesuccessfulapplicanttomakeacareerintheresearchare

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33615 Pessac Cedex
PUBLICATIONS:
1. SwingedouwD.,P.Ortega,J.Mignot,E.Guilyardi,V.Masson‐Delmotte,P.G.ButlerandM.Khodri
(2015)BidecadalNorthAtlanticoceancirculationvariabilitycontrolledbytimingofvolcanic
eruptions.NatureCommunications,inpress.
2. SwingedouwD.,RodehackeC.,OlsenS.,MenaryM.,GaoY.,MikolajewiczU.,MignotJ.(2015)Impact
ofGreenlandicesheetmeltingontheAtlanticoverturning:Amulti‐modelassessment.Climate
Dynamics,publishedonlineDOI10.1007/s00382‐014‐2270‐x.
3. CampagneP.,CrostaX.,HoussaisM.N.,SchmidtS.,DevredE.,CapoS.,MarieuV.,ClossetI.,
SwingedouwD.andMasse,G.(2015)Relativeroleofglacialiceandatmosphericforcingonthe
MertzGlacierPolynyaoverthepast250years.NatureCommunications,inpress.
4. WiszM.S.,O.Broennimann,P.Gronkjaer,R.B.Hedeholm,P.R.Moller,S.M.Olsen,D.Swingedouw,
E.E.Nielsen,A.Guisan4,L.Pellissier(2015)ArcticwarmingwillpromoteAtlantic‐Pacificfish
interchange.NatureClimateChange,inpress.
5. RayS.D.Swingedouw,J.Mignot,E.Guilyardi(2015)Effectofsurfacerestoringonsubsurface
variabilityinaclimatemodelduring1949‐2005.ClimateDynamics,DOI10.1007/s00382‐014‐2358‐3.
6. SgubinG.,SwingedouwD.,S.Drijfhout,S.HagemannandE.Robertson(2015)Multimodelanalysis
ontheresponseoftheAMOCunderanincreaseofradiativeforcinganditssymmetrical
reversal.ClimateDynamics,DOI10.1007/s00382‐014‐2391‐2.
7. OrtegaP.D.Swingedouw,V.Masson‐Delmotte,C.Risi,B.Vinther,P.Yiou,R.Vautard,K.Yoshimura
(2014)CharacterizingatmosphericcirculationsignalsinGreenlandicecores:insightsfromthe
weatherregimeapproachClimateDynamics,43(9‐10),pp.2585‐2605,DOI10.1007/s00382‐014‐
2074‐z..
8. SeferianR.,BoppL.,GehlenM.,SwingedouwD.,MignotJ.,GuilyardiE.,ServonnatJ.
Multi‐yearpredictionofTropicalPacificMarineProductivity.ProceedingsofNationalAcademyof
Science(PNAS)111,pp11646‐11651.
9. SwingedouwD.,MignotJ.,LabetouleS.,GuilyardiE.andMadecG.(2013)Initialisationand
predictabilityoftheAMOCoverthelast50yearsinaclimatemodel.ClimateDynamics40,2381‐
2399.DOI:10.1007/s00382‐012‐1516‐8.
10. SwingedouwD.,RodehackeC.,BehrensE.,MenaryM.,OlsenS.,GaoY.,MikolajewiczU.,MignotJ.,
BiastochA.(2013)DecadalfingerprintsoffreshwaterdischargearoundGreenlandinamulti‐models
ensemble.ClimateDynamics41,pp695‐720,DOI:10.1007/s00382‐012‐1479‐9.
SCIENTIFICPARTNERS:
TheclimatemodelusedisdevelopedinParisattheInstitutPierreSimonLaplace(IPSL)withwhich
thesupervisorhasmanycollaborationswithlaboratoriesandtechnicalLSCELOCEANnotably.
ThedevelopmentonthismodelwillbeminimalandbenefitfromtheworkoftheIPSLteam
“decadalprediction”.
Theanalysisofexistingreconstructionsanddevelopmentofnewdatabasewillbedonein
collaborationwithresearchersfromEPOCincludingXavierCrostaFrédériqueEynaud,ThierryCorrege,
threerecognisedexpertsfromdifferentpaleoclimaticindicators.