Valérie Masson-Delmotte et Françoise Vimeux

La dynamique du climat reconstruite à travers les isotopes stables de l’eau des carottes de glaces polaires
Valérie MASSON-DELMOTTE et Françoise VIMEUX
Lauréates du prix Etienne Roth de l’Académie des Sciences, 2002
Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE) CEA/Saclay

Résumé : Les glaces polaires constituent une archive des climats passés de toute première qualité. Par exemple, la mesure de la composition isotopique des isotopes stables de l’eau (deutérium, dD, ou oxygène 18, d18O) dans les glaces nous renseigne sur les variations de la température dans le passé. Nous expliquerons cette méthode de reconstruction, dite du paléothermomètre isotopique, en insistant sur les différentes sources d’incertitude. Par la suite, nous nous attacherons essentiellement à montrer que l’étude conjointe des deux isotopes à travers l’excès en deutérium (dD – 8*d18O) apporte une information supplémentaire sur les sources océaniques des précipitations polaires.
Cette approche s’appuie sur la modélisation des processus de fractionnements isotopiques au cours du cycle de l’eau atmosphérique, tant à travers des modèles de distillation isotopique qu’avec les outils complexes que sont les modèles de circulation générale atmosphérique incluant la modélisation des isotopes stables de l’eau. Ces travaux théoriques montrent que l’excès en deutérium des précipitations polaire enregistre les variations de la température de surface de la mer, dans la région source des précipitations. Nous insisterons sur les limites de cette interprétation : l’excès en deutérium ne peut en effet pas être considéré comme une mesure de la température de surface de l’océan à un endroit donné mais comme une intégration spatiale de la température des diverses sources. Nous montrerons ensuite divers résultats recouvrant des échelles de temps allant des derniers cycles climatiques (les 420 000 dernières années) aux dernières décennies. Nous montrerons que l’excès en deutérium est un outil qui nous a permis :
1- de mettre en évidence de nouveaux mécanismes climatiques (influence de l’obliquité sur le cycle atmosphérique de l’eau méridien) et de nouvelles téléconnections entre l’océan austral et l’Antarctique lors de changements climatiques rapides et ;
2- d’affiner l’interprétation des profils isotopiques bruts en terme de température.

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