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Soutenance

Inga Labuhn (LSCE)

Titre : Variabilité climatique dans le sud-ouest de la France au cours des derniers 2000 ans - Calibration des proxies et reconstruction de sécheresses basée sur les isotopes stables des spéléothèmes et des cernes d’arbre

Date et heure : Le 14-05-2014 à 14h30

Type : thèse

Université qui délivre le diplôme : Université Paris Sud

Lieu : Amphithéatre Bloch, CEA-Orme des Merisiers, bâtiment 774, Gif-sur-Yvette
Membres du jury :

Valérie DAUX, LSCE, directrice de thèse

Dominique GENTY, LSCE, directeur de thèse

Gerhard HELLE, GFZ German Research Centre for Geosciences, rapporteur

Christelle MARLIN, Université Paris-Sud, examinatrice

Valérie MASSON-DELMOTTE, LSCE, examinatrice

Christoph SPÖTL, University of Innsbruck, rapporteur

Hubert VONHOF, VU University Amsterdam, examinateur

Résumé :

La caractérisation de la variabilité naturelle du climat est importante pour comprendre la réponse de celui-ci aux forçages naturels et pour identifier les influences anthropiques. L'objectif de cette thèse est de reconstituer les changements climatiques dans le sud-ouest de la France, une région qui se caractérise par des périodes de sécheresse récurrentes, où les reconstitutions millénaires basées sur des « proxies » à haute résolution font défaut.


La reconstruction est basée sur plusieurs proxies dans deux archives continentales : les spéléothèmes et les cernes d'arbre. Leur combinaison permet de tirer avantage de leurs points forts tout en compensant leurs faiblesses. Il y a deux objectifs principaux : d’une part de mieux comprendre les influences climatiques et non climatiques qui s’exercent sur chaque proxy ; et, d'autre part, de reconstituer les périodes de sécheresse dans le passé.


La composition isotopique en oxygène (δ18O) des inclusions fluides des spéléothèmes et de la cellulose des cernes d’arbre est contrôlée dans une large mesure par le δ18O des précipitations, qui peut servir de traceur de la circulation atmosphérique. Pour interpréter ces proxies en termes de climat, il est nécessaire de comprendre comment le signal climatique est enregistré dans le proxy, et quels processus modifient ce signal lors de la formation de l'archive.


Les mesures de δ18O dans les précipitations, l'eau d’infiltration, et les inclusions fluides dans des échantillons de spéléothèmes modernes de la Grotte de Villars démontrent que la composition isotopique de l'eau d’infiltration dans la grotte correspond à une moyenne pluriannuelle des précipitations, et que les inclusions fluides des spéléothèmes préservent la composition isotopique de cette eau d’infiltration. Sur la base de cette calibration, il est possible de reconstituer les variations de la composition isotopique de l'eau d’infiltration à partir de celles des inclusions fluides d’une stalagmite vieille de plus de 2000 ans, datée par comptage de lamines, et par des mesures U-Th et 14C. Des changements dans l'environnement de la grotte, par exemple du couvert végétal, sont indiqués par d'autres proxies de la même stalagmite (les isotopes stables dans la calcite et les concentrations d'éléments traces), mais ces changements n'ont pas d'incidence significative sur le δ18O des inclusions fluides.


La composition isotopique de la cellulose des cernes d'arbre de Quercus spp. dans la zone d'étude est fortement influencée par les conditions climatiques estivales. Cependant, des influences non-climatiques sur la composition isotopique de la cellulose sont identifiées ; elles sont liées à l'âge de l'arbre et à l'hydrologie du site, et doivent être prises en compte dans l'échantillonnage et dans les procédures analytiques. Grace à l’inter-datation de carottes d’arbres vivants et de poutre de bâtiments historiques des environs d'Angoulême, une chronologie de δ18O dans la cellulose à résolution annuelle a été établie. Des corrélations significatives avec les données météorologiques permettent une calibration des données isotopiques et une reconstruction des périodes de sécheresse depuis 1360 AD.


Enfin, cette thèse explore une nouvelle approche intégrant les enregistrements isotopiques de l'oxygène dans les inclusions fluides des spéléothèmes et dans la cellulose des cernes d’arbre de sites proches pour reconstruire la variabilité à la fois haute et basse fréquence des sécheresses dans le passé.

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