Reconstruction des teneurs atmosphériques passées en monoxyde de carbone à haute résolution à partir de l’archive antarctique de Fletcher Promontory

Titre : Reconstruction des teneurs atmosphériques passées en monoxyde de carbone à haute résolution à partir de l’archive antarctique de Fletcher Promontory

Laboratoire de rattachement : LGGE

Encadrant : Xavier FAIN

Téléphone : 04.76.82.42.61

Mots clés : paléoclimat, monoxyde de carbone, carotte de glace, spectrométrie laser.

Contexte et objectifs de la mission de stage :

De nombreuses espèces réactives à temps de vie relativement court (de l’ordre de quelques semaines à quelques mois) influencent indirectement le climat en affectant la capacité oxydante de l’atmosphère et les cycles de gaz à effet de serre majeurs. Entre autres, le monoxyde de carbone (CO) joue un rôle central dans les interactions qui lient chimie atmosphérique et climat. Il influence directement les teneurs en radicaux hydroxyles (OH), et possède un potentiel de réchauffement indirect significatif par son impact sur les cycles du méthane et de l’ozone. L’air piégé dans les carottes de glace antarctiques peut permettre de reconstruire les évolutions passées du monoxyde de carbone atmosphérique. Cependant, la méthode classique (analyses sur échantillons discrets par chromatographie en phase gazeuse) est lourde à mettre en œuvre : les archives glaciaires ont été à peine exploitée pour étudier le CO passé, si bien qu’on ne dispose que de quelques données renseignant au mieux les derniers 2000 ans.
Ce travail propose d’exploiter un dispositif analytique innovant récemment mis en place au LGGE pour l’extraction et l’analyse des gaz-traces piégés dans les carottes de glace : le couplage d’une fonte en continu (CFA – Continuous Flow Analysis) et d’une analyse par spectrométrie laser (OFCEAS – Optical Feedback Cavity Enhanced Absorption Spectrometry) sur des barreaux de glace de 1 mètre. Ce dispositif devra être testé, et éventuellement optimisé, pour la mesure en série et sans interruption d’échantillons discrets, c’est-à-dire de barreaux de glace de 3 à 8 cm de haut mis bout à bout. Finalement, Des sections choisies d’une carotte de 580 mètres forée entre décembre 2011 et janvier 2012 sur le site de Fletcher Promontory (Antarctique, secteur de la mer de Weddell) seront analysées. La forte accumulation du site permettra d’obtenir une reconstruction du CO atmosphérique à haute résolution sur les derniers 120 000 ans.
L’interprétation se concentrera tout particulièrement sur le dernier maximum glaciaire (21 000 BP) et de sa déglaciation (21 000 - 10 000 BP). On essayera entre autres de venir mieux contraindre l’augmentation de 40% des teneurs en méthane pendant cette déglaciation et de préciser l’impact des feux de biomasse sur les interactions chimie-climat. L’interprétation des données « gaz » acquises au LGGE se verra complétée par des mesures réalisées sur la phase liquide et sur même carotte au British Antarctic Survey (BAS) : chimie ionique et poussières. La datation fine de la carotte sera également prise en charge par le BAS. Le candidat devra avoir un intérêt marqué pour le travail en laboratoire, et être motivé par l’étude du climat passé et des cycles biogéochimiques. Des bases solides en physique, une connaissance expérimentale en instrumentation laser, et une bonne maitrise de l’anglais pour les discussions avec nos partenaires anglais seraient des plus.