par Wauthy, Sarah 
Président du jury Fripiat, François
Promoteur Pattyn, Frank
Co-Promoteur Tison, Jean-Louis
Publication Non publié, 2024-07-05
Président du jury Fripiat, François
Promoteur Pattyn, Frank
Co-Promoteur Tison, Jean-Louis
Publication Non publié, 2024-07-05
Thèse de doctorat
| Résumé : | The Antarctic Ice Sheet (AIS) is recognized as the largest potential contributor to future sea level rise, although its contribution remains the most uncertain. One of the main factors influencing future AIS mass changes is the surface mass balance (SMB). Due to its large spatial and temporal variability, as well as the multitude of processes driving it, the SMB is characterized by significant uncertainties. To mitigate these uncertainties, ice core analysis has proven to be an essential tool, offering insights into past conditions and improved simulations of Antarctica's future impact on sea level. This thesis aims to contribute novel field observations and advance understanding of SMB and environmental paleo-proxies, including their spatial and temporal variability and the processes driving them, during the Anthropocene transition.New insights into the evolution of SMB and environmental paleo-proxy are provided since the late 18th century, through the analysis of the FK17 and TIR18 ice cores drilled in coastal Dronning Maud Land. The analyses reveal pronounced spatial and temporal variability in both SMB and environmental proxies, with contrasting trends and long-term variability. This underscores the necessity to elucidate the processes at play and emphasizes the complexity of Antarctic climate dynamics.The temporal and spatial variability of SMB and paleo-proxy records is investigated, as well as the processes influencing them, for both our cores and IC12 which is situated in close proximity. The evaluation of the spatial and temporal representativeness of the ice core-derived SMB indicates that ice cores accurately estimate SMB on multiannual to decadal time scales. Regional snowfall-driven processes and local wind-driven erosion mechanisms are also shown to impact the SMB across ice rises, with ice core-derived SMB consistently lower than the average value calculated over the entire ice rise. The study of the spatial variability at the kilometer scale using five shallow cores suggests that differences in the processes involved in the (post-) deposition and preservation of chemical signals may exist across the ice rise. Then, the investigation of the influence of precipitation and extreme precipitation events on SMB variability reveals that these factors cannot explain the long-term spatial contrasts observed among the three ice core sites. Additionally, the spatial displacement of the ice rise’s crests is demonstrated to have a slight impact on the SMB of IC12 and TIR18, while notable differences are observed in the FK17 record. Moreover, the IC12 and FK17 records indicate very similar long-term trends after corrections, which was not the case before. The air masses backtracking method indicate no significant contrasts between the three sites. Finally, the periodicities present in the δ18O records of FK17 and TIR18 are linked to the sea ice area and the main climate modes. The results highlight different causal influences for both sites and different time windows for the common influences. Finally, paleo-proxy records are used to reconstruct the paleo-extent of sea ice during the Anthropocene transition. Although spatial variations are observed in the correlations between the different proxy records, common patterns of decreasing sea ice area throughout the 19th and most of the 20th centuries are identified.In conclusion, this thesis highlights the intricate dynamics of Antarctic climate and the necessity of multidisciplinary approaches that integrate observational data and advanced modeling techniques to refine projections of AIS mass change and its implications for global sea level rise. |
| La calotte glaciaire Antarctique (AIS) est le plus grand contributeur potentiel à l'élévation du niveau marin, mais sa contribution demeure la plus incertaine. L'un des principaux facteurs influençant les futurs changements de masse de l'AIS est le bilan de masse de surface (SMB). En raison de sa grande variabilité spatiale et temporelle et de la multitude de processus qui l’influencent, le SMB est caractérisé par des incertitudes significatives. L'analyse des carottes glaciaires permet de diminuer ces incertitudes, en offrant un aperçu des conditions passées. Cette thèse a pour objectif d’apporter de nouvelles observations et de mieux comprendre le SMB et les paléo-proxies, leur variabilité spatiale et temporelle, ainsi que les processus impliqués, pendant l'Anthropocène.Les observations sur l'évolution du SMB et des paléo-proxies environnementaux sont fournies depuis la fin du XVIIIe siècle, grâce à l'analyse deux carottes de glace de la région côtière de Dronning Maud Land, FK17 et TIR18. Les analyses révèlent une variabilité spatiale et temporelle prononcée, à la fois pour le SMB et les proxies, avec des tendances contrastées et une variabilité à long terme. Cela souligne la nécessité d'élucider les processus en jeu et met en évidence la complexité de la dynamique climatique de l'Antarctique.Cette variabilité temporelle et spatiale est étudiée, ainsi que les processus qui les influencent, pour nos deux carottes et IC12 située à proximité. L'évaluation de la représentativité du SMB mesuré dans les carottes indique que celles-ci estiment avec précision le SMB sur des échelles pluriannuelles à décennales. L’impact des processus régionaux liés aux chutes de neige et des mécanismes d'érosion locale est également démontré, et le SMB mesuré dans les carottes est systématiquement inférieur à la valeur moyenne calculée sur l’ice rise. L'étude de la variabilité locale à l'échelle du kilomètre à l'aide de cinq carottes peu profondes suggère ensuite que des différences dans les processus impliqués dans la (post-)déposition et la préservation des signaux chimiques peuvent exister à travers l’ice rise. Ensuite, l'étude de l'influence des précipitations et des événements de précipitations extrêmes révèle que ces facteurs ne peuvent pas expliquer les contrastes spatiaux à long terme observés entre les trois sites. De plus, le déplacement des crêtes des ice rises a seulement un léger impact sur le SMB de IC12 et TIR18, mais des différences notables sont observées dans FK17. Les enregistrements de IC12 et de FK17 indiquent des tendances à long terme très similaires après corrections. L’analyse des rétro-trajectoires des masses d’air n'indique pas de contrastes significatifs entre les trois sites. Enfin, les périodicités présentes dans les enregistrements de δ18O de FK17 et de TIR18 sont reliées à la banquise et aux principaux modes climatiques. Les résultats mettent en évidence des causalités différentes pour les deux sites et des fenêtres temporelles différentes dans les influences communes.Enfin, les enregistrements de paléo-proxies sont utilisés pour reconstruire l'extension de la banquise. Des variations spatiales sont observées dans les corrélations entre les différents enregistrements, mais des tendances communes de diminution de la superficie de la banquise tout au long du XIXe et de la majeure partie du XXe siècle sont identifiées.En conclusion, cette thèse met en lumière la dynamique complexe du climat de l'Antarctique et la nécessité d'approches multidisciplinaires intégrant des données observationnelles et des techniques de modélisation avancées pour affiner les projections de changement de masse de l'AIS et ses implications pour l'élévation globale du niveau de la mer. |
