Letteratura scientifica selezionata sul tema "Interactions entre calottes glaciaires et le climat"

The Elatina Fm. records the younger Cryogenian ice age in the Adelaide Rift Complex (ARC) of South Australia, which has long-held the position as the type region for this low-latitude glaciation. Building upon a legacy of work, we document the pre- and syn-glacial sedimentary rocks to characterize the dynamics of the glaciation across the ARC. The Elatina Fm. records an array of well-preserved glacial facies at many different water depths across the basin, including ice contact tillites, fluvioglacial sandstones, dropstone intervals, tidal rhythmites with combined-flow ripples, and turbidites. The underlying Yaltipena Fm. records the pro-glacial influx of sediment from encroaching land-based ice sheets. The onset of the glaciation is heralded by the major element ratios (Chemical Index of Alteration) of the pre-glacial facies across the platform that show a reduction in chemical weathering and a deterioration in climate towards the base of the Elatina Fm. The advancing ice sheets caused soft-sediment deformation of the beds below the glacial diamictite, including sub-glacial push structures, as well as sub-glacial erosion of the carbonate unit beneath. Measured stratigraphic sections across the basin show glacial erosion up to 130 m into the carbonate platform. However, δ13C measurements of carbonate clasts within the glacial diamictite units were used to assess provenance and relative timing of δ13C acquisition, and suggest that at least 500 m of erosion occurred somewhere in the basin. Detrital zircon provenance data from the Elatina Fm. suggest that glacial sediment may have been partially sourced from the cratons of Western Australia and that the Whyalla Sandstone, even if stratigraphically correlative, was not a sediment source. The remainder of the Elatina Fm. stratigraphy mostly records the deglaciation and can be divided into three facies: a slumped sandstone, dropstone diamictite, and current-reworked diamictite. The relative sea level fall within the upper Elatina Fm. requires that regional deglaciation occurred on the timescale of ice sheet – ocean gravitational interactions (instant) and/or isostatic rebound (~104 years). Structures previously interpreted as soft-sediment folds within the rhythmite facies that were used to constrain the low-latitude position of South Australia at the time of the Elatina glaciation are re-interpreted as stoss-depositional transverse ripples with superimposed oscillatory wave ripples. These combined-flow ripples across the ARC attest to open seas with significant fetch during the initial retreat of local glaciers. In addition, this interpretation no longer requires that the magnetization be syn-depositional, although we have no reason to believe that the low-latitude direction is a result of remagnetization, and positive reversal tests and tectonic fold tests are at least consistent with syn-depositional magnetization. Together, these paired sedimentological and chemostratigraphic observations reveal the onset of the glaciation and advance of the ice sheet from land to create a heavily glaciated terrain that was incised down to at least the base of the pre-glacial Trezona Fm.SOMMAIRELa Formation d’Elatina représente la phase précoce de l’âge glaciaire du Cryogénien de l’Adelaide Rift Complex (ARC) dans le sud de l’Australie, région qui a longtemps été la région type de cette glaciation de basse latitude. À partir d’un legs de travaux, nous nous sommes appuyés sur l’étude des roches sédimentaires préglaciaires et synglaciaires pour caractériser la dynamique de la glaciation à travers l’ARC. La Formation d’Elatina renferme une gamme de faciès glaciaires bien préservés correspondant à différentes profondeurs d’eau à travers le bassin, dont des tillites de contact glaciaire, des grès fluvioglaciaires, des intervalles à galets de délestage, des rythmites tidales avec des combinaisons de rides d’écoulement, et des turbidites. La Formation sous-jacente de Yaltipena est constituée de sédiments proglaciaires provenant de lentilles de glace en progression. Le début de la glaciation est reflété dans les ratios des éléments majeurs (indice d’altération chimique) des faciès préglaciaires de la plateforme qui montre une réduction de l’altération chimique et une détérioration du climat à l’approche de la base de la Formation d’Elatina. La progression des nappes de glace a entraîné une déformation des lits de sédiments meubles sous la diamictite glaciaire, montrant entre autres des structures de poussée sous-glaciaires ainsi que de l’érosion sous-glaciaire de l’unité de carbonate sous-jacente. Les mesures de coupes stratigraphiques à travers le bassin montrent que l’érosion glaciaire a enlevé jusqu’à 130 m du carbonate de la plateforme. Toutefois, les signatures isotopiques δ13C de fragments de carbonate dans les unités de diamictites glaciaires utilisées pour établir la provenance et la chronologie d’acquisition relative de la signature δ13C des fragments, permet de penser qu’il y a eu au moins 500 m d'érosion quelque part dans le bassin. Les données de provenance sur zircons détritiques de la Formation d’Elatina permettent de penser que les sédiments glaciaires provenaient partiellement des cratons de l'Australie occidentale et que le grès de la Formation de Whyalla, bien que stratigraphiquement corrélé, n'a pas été une source de sédiments. Ce qui reste de la stratigraphie de la Formation d’Elatina représente principalement la déglaciation, laquelle peut être divisée en trois faciès : un grès plissé, une diamictite à galets de délestage, et une diamictite remaniée par des courants. La baisse du niveau relatif de la mer dans la partie supérieure de la Formation d’Elatina suppose une déglaciation régionale sur une échelle de temps de l’ordre de celle de la nappe de glace – interactions gravitationnelles de l’océan (instantanées) et/ou rebond isostatique (~ 104 ans). Des structures décrites précédemment comme des plis de sédiments mous dans des faciès de rhythmites qui impliquait une position de basse latitude pour l'Australie du Sud à l'époque de la glaciation Elatina, sont réinterprétées comme des rides sédimentaires transverses asymétriques avec des rides de vagues oscillatoires superposées. Ces combinaisons de rides d’écoulement à travers l’ARC confirment l’existence d’un milieu marin ouvert d’une ampleur certaine au moment de la retraite initiale des glaciers locaux. En outre, cette interprétation ne nécessite plus que la magnétisation soit synsédimentaire, bien que nous n'ayons aucune raison de penser que l’orientation magnétique de basse latitude soit le résultat d’une ré-aimantation, et que les tests de réversibilité positifs et les tests de plissement tectonique sont au minimum conformes à une magnétisation synsédimentaire. Ensemble, ces observations sédimentologiques et chimiostratigraphiques mettent en lumière le début de la glaciation et l'avancée du couvert de glace continental menant à une région fortement englacée qui a été incisée jusqu'à à la base de la Formation préglaciaire de Trezona.

La dernière période glaciaire est marquée par la présence de deux grandes calottes boréales recouvrant l’actuel Canada et le nord de l’Eurasie. Ces calottes constituent un élément actif du système climatique en interagissant avec les différentes composantes du système Terre. L’objectif de cette thèse est de déterminer par quels mécanismes les changements de circulation atmosphérique lors du dernier cycle glaciaire induisent potentiellement une téléconnexion entre les paléo-calottes de l’hémisphère nord. L’utilisation d’un modèle couplé climat-calotte simplifié m’a permis de tester séparément l’influence de la topographie et de l’albédo des calottes sur les champs de température et de précipitation lors du dernier cycle glaciaire, et de mettre en évidence le rôle de la circulation atmosphérique dans la synergie entre les paléo-calottes de l’hémisphère nord. Pour étudier plus en détail les mécanismes de cette interaction, l’utilisation d’un modèle de circulation générale s’est avérée nécessaire. J’ai tout d’abord effectué une inter-comparaison des modèles ayant participé à l’exercice PMIP3 pour le dernier maximum glaciaire (DMG). Cette inter-comparaison a permis d’illustrer l’impact des conditions glaciaires sur le décalage du courant-jet en Atlantique Nord et d’établir un lien entre ce décalage et les précipitations au sud de l’Europe. Enfin, à l’aide d’expériences idéalisées menées avec le modèle atmosphérique LMDZ, j’ai pu étudier le rôle de chacune des calottes dans les changements de circulation atmosphérique observés auDMG. Cette étude montre en particulier l’influence notable de la calotte nord-américaine sur le bilan de masse de surface de la calotte eurasienne
The last glacial period is characterized by the presence of two large ice sheets covering Canada and North Eurasia. These ice sheets are a key element of the climatic system by interacting with all the components of the Earth system. The aim of this thesis is to determine by which mechanisms changes in atmospheric circulation may have induced a teleconnexionbetween the Northern hemisphere paleo-ice sheets. The use of a simplified coupled climate-ice sheet model allowed to test separately the influence of the ice-sheet topography and albedo on temperature and precipitation fields throughout the last glacial cycle and to highlight the role of atmospheric circulation within the synergy of past boreal ice sheets.To investigate in more details the underlying mechanisms, the use of a general circulation model was necessary.I therefore carried out an inter-comparisonof the PMIP3 models to examine the GCM responsesto glacial conditions. This work allowed to determinethe role of glacial conditions on the shift of the NorthAtlantic jet stream position and to establish a relationshipbetween this shift and the amount of precipitationover southern Europe. The last part of this thesisis devoted to the respective role of each ice sheeton atmospheric circulation changes observed underglacial conditions. To achieve this, I performed idealizedexperiments with the atmospheric circulationmodel LMDZ. The results highlight the key influenceof the North American ice sheet on the Eurasian icesheet surface mass balance

La dernière période glaciaire est marquée par la présence de deux grandes calottes boréales recouvrant l’actuel Canada et le nord de l’Eurasie. Ces calottes constituent un élément actif du système climatique en interagissant avec les différentes composantes du système Terre. L’objectif de cette thèse est de déterminer par quels mécanismes les changements de circulation atmosphérique lors du dernier cycle glaciaire induisent potentiellement une téléconnexion entre les paléo-calottes de l’hémisphère nord. L’utilisation d’un modèle couplé climat-calotte simplifié m’a permis de tester séparément l’influence de la topographie et de l’albédo des calottes sur les champs de température et de précipitation lors du dernier cycle glaciaire, et de mettre en évidence le rôle de la circulation atmosphérique dans la synergie entre les paléo-calottes de l’hémisphère nord. Pour étudier plus en détail les mécanismes de cette interaction, l’utilisation d’un modèle de circulation générale s’est avérée nécessaire. J’ai tout d’abord effectué une inter-comparaison des modèles ayant participé à l’exercice PMIP3 pour le dernier maximum glaciaire (DMG). Cette inter-comparaison a permis d’illustrer l’impact des conditions glaciaires sur le décalage du courant-jet en Atlantique Nord et d’établir un lien entre ce décalage et les précipitations au sud de l’Europe. Enfin, à l’aide d’expériences idéalisées menées avec le modèle atmosphérique LMDZ, j’ai pu étudier le rôle de chacune des calottes dans les changements de circulation atmosphérique observés auDMG. Cette étude montre en particulier l’influence notable de la calotte nord-américaine sur le bilan de masse de surface de la calotte eurasienne
The last glacial period is characterized by the presence of two large ice sheets covering Canada and North Eurasia. These ice sheets are a key element of the climatic system by interacting with all the components of the Earth system. The aim of this thesis is to determine by which mechanisms changes in atmospheric circulation may have induced a teleconnexionbetween the Northern hemisphere paleo-ice sheets. The use of a simplified coupled climate-ice sheet model allowed to test separately the influence of the ice-sheet topography and albedo on temperature and precipitation fields throughout the last glacial cycle and to highlight the role of atmospheric circulation within the synergy of past boreal ice sheets.To investigate in more details the underlying mechanisms, the use of a general circulation model was necessary.I therefore carried out an inter-comparisonof the PMIP3 models to examine the GCM responsesto glacial conditions. This work allowed to determinethe role of glacial conditions on the shift of the NorthAtlantic jet stream position and to establish a relationshipbetween this shift and the amount of precipitationover southern Europe. The last part of this thesisis devoted to the respective role of each ice sheeton atmospheric circulation changes observed underglacial conditions. To achieve this, I performed idealizedexperiments with the atmospheric circulationmodel LMDZ. The results highlight the key influenceof the North American ice sheet on the Eurasian icesheet surface mass balance

Le système climatique fait intervenir plusieurs composantes qui interagissent entre elles avec des constantes de temps très différentes, dont l'atmosphère, l'hydrosphère, la biosphère, la lithosphère et la cryosphère. L'Antarctique fait partie de cette dernière composante. Ce continent, situé au pôle Sud, contient 70% de l'eau douce de la planète et est constitué de 91% de glace qui, si elle fondait, représenterait une élévation du niveau de la mer d'environ 60 m. Dans le contexte du réchauffement climatique actuel, les régions des hautes latitudes se trouvent être les plus sensibles. Des observations par satellites montre que l'Antarctique enregistre actuellement des changements abrupts de températures liés probablement à l'augmentation des gaz à effet de serre de l'atmosphère. De plus, grâce aux forages, on peut remonter jusqu'à un climat vieux de 800 000 ans environ. Ceci peut se traduire par des débâcles de glace, de la taille d'un pays, dans l'océan et par l'accélération de l'écoulement de la glace, qui entraîne une vidange de la glace polaire dans l'océan. Une des pistes pour mieux appréhender le climat futur est de regarder si de tels événements ont déjà eu lieu dans le passé de la Terre en évaluant les relations liant les calottes polaires avec le climat, en particulier en ce qui concerne l'Antarctique. Nous avons développé une procédure de couplage entre un modèle de glace Antarctique et un modèle climatique, dit de complexité intermédiaire, précédemment couplé à un modèle de glace de l'hémisphère Nord. Nous avons d'abord testé notre nouveau modèle pour comprendre les processus de la dernière grande débâcle de calottes polaires Nord et Sud (i.e. la dernière déglaciation, il y a 21 000 ans). Dans une seconde partie, nous cherchons à évaluer la sensibilité du climat, actuel et passé à des perturbations majeures en eau douce dans des zones sensibles de l'océan austral et de l'océan Atlantique Nord. Les calottes de glace semblent à la fois répondre au forçage climatique (insolation et CO2 ) et participer à la variabilité climatique du climat lors de leur fonte partielle ou totale. La Quaternaire est une des rares périodes de l'histoire de la Terre où de telles calottes sont présentes. Etudier pour le passé ou le futur les interactions de ces calottes avec le climat est donc un défi important.

Au cours du Quaternaire (depuis 2.6 Ma), les calottes glaciaires connaissent différents épisodes d'avancée-retrait correspondant aux cycles glaciaires-interglaciaires. L'étude de ces événements épisodiques permet de mieux comprendre les mécanismes à l'origine de l'évolution de la Terre et d'améliorer les prévisions dans le contexte du réchauffement climatique actuel.La simulation des interactions entre les calottes polaires et le climat sur des échelles de temps aussi longues nécessite des approches de modélisation numérique qui représentent suffisamment le système réel tout en maintenant des coûts de calcul faibles. Dans la première partie de cette thèse, j'utilise un modèle système terre système terrestre de complexité intermédiaire (iLOVECLIM) couplé au modèle 3D de calotte polaires GRISLI pour simuler l'avancée abrupte de la calotte glaciaire au début du dernier cycle glaciaire (120-115 kaBP). Les résultats indiquent que les débuts de glaciation ne peuvent pas être expliqués uniquement par la théorie astronomique (en résponse aux forçages orbitaux). Les rôles de la biosphère et de l'océan par le biais de différents mécanismes de rétroaction doivent être inclus pour expliquer la localisation et l'étendue de l'avancée de la calotte glaciaire. De plus, une simulation appropriée du processus d'accumulation de la calotte glaciaire est essentielle pour obtenir des résultats corrects.Dans la deuxième partie de la thèse, j'étudie les comportements d'un modèle de neige multicouche BESSI afin de fournir une simulation de bilan de masse de surface (SMB) davantage basée sur la physique pour iLOVECLIM-GRISLI. Le modèle de neige présente de bons résultats par rapport à un modèle climatique régional MAR de pointe pour le climat actuel dans différentes conditions de calotte glaciaire. Pour le dernier interglaciaire (130-116 kaBP), BESSI forcé par iLOVECLIM montre une plus grande sensibilité aux forçages climatiques que la paramétrisation SMB existante d'iLOVECLIM-GRISLI. En outre, l'évolution du SMB simulée par BESSI-iLOVECLIM se situe également dans une fourchette acceptable par rapport à d'autres études. Cependant, comme ce modèle de neige est davantage fondé sur la physique que la paramétrisation existante, l'influence des biais d'iLOVECLIM est plus importante pour BESSI, ce qui nuit à ses performances. Moyennant des travaux à venir sur la correction de biais et la méthode de couplage, mon étude ouvre la voie à l'utilisation de BESSI dans le cadre du couplage entre le modèle de climat iLOVECLIM et le modèle de calottes glaciaires GRISLI
During the Quaternary (since 2.6 Ma), ice sheets experience different advance-retreat episodes corresponding to glacial-interglacial cycles. Studying these episodic events provides a better understanding of the mechanisms behind the Earth's evolution, improving the future projection for the current global warming.Simulating ice sheet-climate interactions for long timescales requires numerical modeling approaches that sufficiently represent the real system while maintaining low computational costs. In the first part of this thesis, I utilize an Earth System of Intermediate Complexity (iLOVECLIM) coupled to the 3D ice sheet model GRISLI to simulate the abrupt ice sheet advance during the beginning of the last glacial cycle (120-115 kaBP). The results indicate glacial inceptions cannot be explained solely by the astronomical theory (the influence of orbital forcings). The roles of the biosphere and ocean through different feedback mechanisms must be included to explain the location and extent of ice sheet advance. Also, an appropriate simulation of the ice sheet accumulation process is essential to obtain results consistent with the paleo records.In the second part of the thesis, I investigate the behaviors of a multi-layer snow model BESSI to provide a more physics-based surface mass balance (SMB) simulation for iLOVECLIM-GRISLI. The snow model exhibits good results compared to a state-of-the-art Regional Climate Model MAR for the present-day climate under different ice sheet conditions. For the Last Interglacial (130-116 kaBP), BESSI forced by iLOVECLIM shows higher sensitivity to the climate forcings than the existing SMB parameterization of iLOVECLIM-GRISLI. Additionally, the SMB evolution simulated by BESSI-iLOVECLIM is also in an acceptable range compared to other studies. However, since this snow model is more physics-based than the existing parameterization, the influence of biases of iLOVECLIM is more significant for BESSI, hampering its performance. With further work to come on bias correction and the coupling method, my study paves the way for the use of BESSI in the coupling between the iLOVECLIM climate model and the GRISLI ice sheet model