Atelier national sur les nuages polaires

24/06/2025 09:00

SIRTA / ICEO : Journée Scientifique 2025

24/06/2025 09:00

Evénement de clôture projet FAIR-EASE

12/06/2025 09:00

Comment construire des connaissances sur le changement climatique avec des non spécialistes ?

21/06/2023 14:30

Valentin Maron est chercheur en didactique de la physique à l’Université Toulouse Jean Jaurès (EFTS, INSPE).

Biases in coupled models on Indian Ocean Climate

21/06/2023 11:00

Sebastian McKenna Coupled climate models such as those in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) suffer from biases in sea surface temperature (SST) which affect the representation of impactful climate phenomena. We investigate the surface layer heat budget to diagnose the processes leading to monthly climatological SST biases in historical simulation of 20 CMIP6 models.

Emergence of Changes in the El Niño Southern Oscillation and Teleconnection Patterns

19/06/2023 16:00

Future changes in the mean climate of the tropical Pacific and characteristics of the El Niño Southern Oscillation (ENSO) are established as being likely. In this work we determine the time of emergence of climate change signals from the background natural variability.

Synergie modèle-observations pour une meilleure compréhension du cycle du méthane

27/01/2023 09:30

L’étude de la composition de l’atmosphère et la compréhension des variations des concentrations des gaz en trace est essentielle dans l’étude du climat et de la qualité de l’air. Durant cette soutenance, je présente une synthèse d’une partie de mes travaux de recherche concernant l’analyse du cycle biogéochimique du méthane. En particulier, je détaille les enjeux de la synergie entre les outils d’observations et de modélisation pour ce gaz en trace dont le rôle est majeur pour le climat mais aussi pour la qualité de l’air, ainsi que la méthodologie suivie dont l’optimisation des sources et des puits de méthane par inversion du transport et de la chimie atmosphérique. L’inversion atmosphérique est une approche permettant de combiner de manière optimale des observations atmosphériques, un modèle de chimie-transport et des connaissances a priori des sources et puits d’un gaz, afin d’optimiser les sources et puits de ce gaz (ici le méthane). Je détaille les résultats obtenus ainsi que les limitations rencontrées formant les verrous actuels. Enfin, je présenterai un projet de recherche visant à améliorer nos outils et nos méthodes pour mieux estimer les sources et puits de méthane, et espérer réduire nos incertitudes.

Apport de la mesure lidar dans l’étude des aérosols et nuages stratosphériques polaires et de leurs perturbations climatiques

30/01/2023 14:00

L’évolution des températures globales et les injections stratosphériques
d’aérosols soufrés et carbonés causées par des éruptions volcaniques et
des feux de biomasse impactent la composition de la stratosphère et les
processus physico-chimiques qui y prennent place, dont la destruction
saisonnière d’ozone. Cette thèse met en évidence l’apport de la mesure
lidar pour l’étude des nuages et aérosols stratosphériques polaires. Le
lidar installé à la station antarctique française Dumont d’Urville (DDU)
offre l’opportunité unique de mesurer ces couches diffusantes avec la
précision qui le caractérise. Cette thèse présente une étude des nuages
stratosphériques polaires sur le long terme à DDU, mais aussi des
aérosols injectés en stratosphère par les feux australiens en 2020 et
par l’éruption historique survenue au Tonga en 2022. Suite à une
campagne à DDU en 2022, le lidar permet désormais de restituer les
distributions en taille des populations de particules mesurées.

Climate of the next million years: which scenarios for the future ?

03/02/2023 13:30

Résumé

Tandis que de nombreuses études s’intéressent à l’impact des émissions anthropiques de gaz à effet de serre sur le climat du prochain siècle, très peu s’intéressent aux impacts à plus grande échelle de temps, de plusieurs dizaines de milliers d’années jusqu’à un million d’années. Cependant, dû au long temps de résidence du CO₂ dans les enveloppes superficielles de la Terre, les émissions anthropiques actuelles vont impacter le climat bien au-delà du prochain siècle.

L’objectif de cette thèse est d’élargir le cadre des études actuelles sur le climat du prochain million d’années, en revisitant certaines des hypothèses classiquement faites. Les études existantes considèrent rarement une fonte partielle ou totale de la calotte Antarctique et supposent que les concentrations atmosphériques de CO₂ reviennent à la valeur préindustrielle au bout de centaines de milliers d’années, grâce à la rétroaction des silicates.

Dans cette étude, nous considérons les évolutions possibles de la calotte Antarctique. Plus précisément, j’ai étudié l’équilibre de la calotte Antarctique pour différents niveaux de CO₂ atmosphérique, en utilisant le modèle système terre de complexité intermédiaire iLOVECLIM, couplé au modèle de calotte Antarctique GRISLI. Pour cela, j’ai d’abord appliqué des niveaux de CO₂ croissants, jusqu’à ce que la calotte Antarctique fonde entièrement, puis j’ai appliqué des niveaux de CO₂ décroissants, jusqu’à ce que la calotte re-grossisse. Nos résultats montrent qu’il y a un fort effet d’hystérésis. Notre configuration permet de prendre en compte la rétroaction de l’albédo sur la fonte, et produit des transitions entre des états de l’Antarctique englacés ou désenglacés plus brutales que dans des études ne prenant pas en compte cette rétroaction. La limite en CO₂ conduisant à une glaciation ou déglaciation de l’Antarctique dépend de la configuration orbitale.

En parallèle, j’ai développé un modèle conceptuel pour le cycle du carbone géologique, qui comporte des équilibres multiples, ayant pour objectif de reproduire des cycles de plusieurs millions d’années dans le d13C, en cohérence avec les données. Ces éventuels équilibres multiples dans le cycle du carbone pourraient donner lieu à une évolution du CO₂ atmosphérique à long terme très différente de celle modélisée dans de précédentes études.

Enfin, nous discutons des implications de nos résultats sur une possible sortie du Quaternaire, avec non seulement une fin des glaciations de l’hémisphère Nord mais aussi une fonte totale de la calotte Antarctique.

Abstract

While many studies focus on the impacts of anthropogenic greenhouse gas on climate on the timescale of the next century, very few have investigated the impacts on a longer timescale, from tens of millennia to a million years. However, due to the long lifetime of CO₂ in Earth’s surface reservoirs, current anthropogenic emissions are expected to impact the climate on a much longer timescale than the coming century.
The objective of this thesis is to broaden the scope of existing studies on the climate of the next million years, by revisiting some of their classical hypotheses. Existing studies rarely consider a partial or total melt of the Antarctic ice sheet, and assume that atmospheric CO₂ concentrations come back to pre-industrial levels after hundreds of thousands years, due to silicate weathering.

In this study, we explore potential evolutions of the Antarctic ice sheet. More precisely, I have investigated the long term equilibrium of the Antarctic ice sheet under different CO₂ levels, using the Earth System model of intermediate complexity iLOVECLIM, coupled to the GRISLI Antarctic ice sheet model, by first applying increasing CO₂ levels until the Antarctic ice sheet retreats entirely, and then applying decreasing CO₂ levels until the ice sheet regrows. Our results show that the ice sheet exhibits a strong hysteresis behavior. Due to the inclusion of the albedo-melt feedback in our setup, the transition between a glaciated Antarctic ice sheet and an ice-free Antarctic and conversely is more brutal than in previous studies not including this feedback. The CO₂ threshold for both Antarctic glaciation and deglaciation varies with the orbital configuration.

Additionally, I have developed a conceptual model for the geological carbon cycle that includes multiple equilibria in order to reproduce multi million year cycles in the d13C that are coherent with the data. These potential multiple equilibria in the carbon cycle could lead to a widely different atmospheric CO₂ concentration evolution on long timescales, compared to existing studies.

Finally, we discuss the implications of our results on a potential end of the Quaternary in the future, with a disappearance of Northern Hemisphere glaciations, but also a disappearance of the Antarctic ice sheet.