Vers une meilleure quantification des variations de méthane atmosphérique pendant les changements climatiques abrupts passées : approche combinée expérimentale et modélisation

Titre : Vers une meilleure quantification des variations de méthane atmosphérique pendant les changements climatiques abrupts passées : approche combinée expérimentale et modélisation

Laboratoire de rattachement : LGGE

Encadrant : Xavier Fain

Téléphone : 0476824269

Co-Encadrant : Patricia Martinerie

Mots clés : paléoclimats, changements rapides, mesures de gaz à effet de serre

Contexte et objectifs de la mission de stage :

Les carottes de glace polaire constituent la seule archive portant l’empreinte des changements passés de température et composition de l’air. Les enregistrements climatiques les plus longs proviennent des sites les plus arides du plateau Antarctique comme Vostok ou Dome Concordia. Leurs faibles taux d’accumulation impliquent que le piégeage des gaz atmosphériques se produit à une échelle de temps excédant 1000 ans. Ainsi, les amplitudes des variations atmosphériques rapides sont lissées dans les carottes de glace.
Reconstruire l’amplitude réelle des variations des gaz à effet de serre dans les atmosphères passées est une clé pour mieux comprendre les variations rapides du climat (aux échelles millénaire ou sub-millénaire) pendant les périodes glaciaires, et pour améliorer les modèles utilisés pour les projections du climat futur . Le méthane est un gaz à effet de serre majeur qui a connu des variations rapides de concentration en raison de sa faible durée de vie. Le but de ce projet est de reconstruire l’amplitude réelle des variations de CH4 pendant un changement rapide du climat : le Dansgaard-Oeschger No17, il y a 60 000 ans, à partir de mesures dans la carotte de Vostok. Un travail analytique et de modélisation seront nécessaires. Des mesures continues à haute résolution de CH4 seront conduites par analyse en flux continu (CFA) et spectroscopie laser au LGGE. Des mesures discrètes complémentaires par chromatographie gazeuse permettront l’étalonnage absolu des données CFA. Des analyses de δ15N(N2) seront aussi conduites sur des échantillons discrets au LSCE, pour une estimation précise de la différence d’âges entre glace et gaz piégés.
Le travail de modélisation consistera à utiliser un modèle existant de piégeage des gaz pour dé-convoluer le signal de l’effet du piégeage progressif des gaz. Le signal de CH4 dé-convolué sera comparé à des enregistrements disponibles en des sites à plus forte accumulation (e.g. WAIS). Le signal paléoclimatique de l’événement de Dansgaard-Oeschger 17 sera étudié en détail : les données complémentaires telles que δ15N, des marqueurs d’âge de la glace les isotopes de l’eau permettront de relier les variations de CH4 et de la température, et de quantifier leur relation de phase.

Ce sujet conviendra au mieux à un étudiant fortement motivé par l’étude des paléoclimats. Il inclue un travail analytique avec des instruments de mesures physiques récemment développés et une composante modélisation pour l’interprétation du signal (modèle existant, environnement fortran/linux).