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BRANDON Margaux

Doctorat terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
Université Paris-Sud

Ecole doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux, Géosciences (SMEMaG)

Financement : Programme IDI, IDEX

Sujet : Les changements majeurs de la productivité biologique au cours du Quaternaire et leurs impacts sur le cycle du Carbone et de l’Oxygène

Directeur de thèse : Giuseppe Siani
Co-directrice de thèse : Stéphanie Duchamp-Alphonse (GEOPS)
Co-encadrants : Amaelle Landais (LSCE), Masa Kageyama (LSCE)

Unités de recherche :

  • GEOPS - Géosciences de Paris Sud UMR 8148, Orsay
  • LSCE, Orme des Merisiers, Saint Aubin

Intitulé de l’équipe :

  • Paléoclimats et Dynamique Sédimentaire, GEOPS
  • Glaces et Continents, Climats et Isotopes Stables (GLACCIOS), LSCE

Mots clés :

  • Cycles Glaciaires/Interglaciaires, Océan Austral, Productivité Biologique,
  • Micropaléontologie, Géochimie, Isotopes de l’Oxygène, Modélisation

Résumé
Dans le contexte actuel d’un réchauffement climatique rapide, il est essentiel de mieux comprendre les mécanismes derrière les variations rapides de pCO2 atmosphérique durant les déglaciations et l’impact que cela aurait sur les climats futurs. Des études basées sur des modèles climatiques démontrent que la productivité biologique dans l’Océan Austral a joué un rôle majeur sur les changements de CO2 atmosphérique au cours des derniers cycles glaciaires/interglaciaires. Or, trop peu de recherches ont été faites sur l’impact des changements de productivité biologique sur les variations climatiques, alors que la productivité biologique joue un rôle sur les cycles de l’Oxygène et du Carbone via la photosynthèse (production d’O2) et la production/séquestration de matière organique (COT) et de calcite (CaCO3) respectivement.

L’objectif de cette thèse est d’utiliser plusieurs approches empiriques combinées avec des sorties de modèles pour quantifier les changements de productivité biologique aux échelles globales et régionales et d’estimer leur contribution sur les variations d’O2 et de CO2 durant les derniers 800 ka, avec un focus sur deux déglaciations : la Terminaison I (18-12 ka) et la Terminaison V (435-410 ka).

D’une part, la productivité biologique globale sera retracée pour la période 400-800 ka à l’aide de mesures de la composition isotopique triple de l’Oxygène (Δ17O) de l’air piégé dans les bulles de la carotte de glace EPICA Dôme C (Antarctique). Pour obtenir une interprétation quantitative, les résultats seront couplés avec des sorties de modèles de végétation et de biogéochimie marine (ORCHIDEE et PISCES).

D’autre part, des analyses géochimiques (COT, CaCO3) et micropaléontologiques (assemblages, taille et poids de coccolithes) seront faites sur les derniers 800 ka sur une carotte de sédiment marin prélevée dans le secteur Indien de l’Océan Austral. Ces mesures permettront de retracer les conditions de surface de l’Océan ([CO2aq] et fertilité) ainsi que l’efficacité de la pompe biologique dans le passé.

Enfin, des sorties du modèle iLOVECLIM sur des déglaciations seront utilisées pour comparer les données empiriques obtenues aux échelles globales et régionales ainsi que pour estimer la contribution des productivité biologiques marines et continentales sur les variations atmosphériques d’O2 et de CO2 au cours des cycles glaciaires/interglaciaires. De plus, cela offrira l’opportunité d’évaluer la véracité des modèles climatiques sur ce sujet.