Modélisation atmospherique régionale du cycle des isotopes stables de l'eau
Résumé
Climate change has recently become a major concerning among scientists and the general public. A better
knowledge of past climates helps forecasting the future evolution of climate. Stable water isotopes stand as
an outstanding paleo-climate proxy. Physical properties of heavy stable water isotopes (H182 O; HDO) cause
fractionation processes related to temperature and degree of distillation. If the isotopic signal is correctly
inverted, past climate change can be inferred from isotopic archives.
Andean ice-cores offer a unique records of tropical climate and its variability through time. However, the
interpretation of the isotopic signal is difficult because of complex atmospheric dynamic over South America.
For this purpose, we developed a module handling the stable water isotope fractionation processes within the
regional circulation model REMO and applied it to South America.
The manuscript outlines the major milestones of the present PhD. We first introduce the research topic
in the wider scope of climate change; the description of the stable water isotope enabled regional circulation
model REMOiso; an initial validation of REMOiso over Europe; an investigation of the seasonal variations
of precipitation, atmospheric circulation and isotopic signal over South America; and at last the recording of
the south American monsoon system (SAMS) by stable water isotope diagnostics.
knowledge of past climates helps forecasting the future evolution of climate. Stable water isotopes stand as
an outstanding paleo-climate proxy. Physical properties of heavy stable water isotopes (H182 O; HDO) cause
fractionation processes related to temperature and degree of distillation. If the isotopic signal is correctly
inverted, past climate change can be inferred from isotopic archives.
Andean ice-cores offer a unique records of tropical climate and its variability through time. However, the
interpretation of the isotopic signal is difficult because of complex atmospheric dynamic over South America.
For this purpose, we developed a module handling the stable water isotope fractionation processes within the
regional circulation model REMO and applied it to South America.
The manuscript outlines the major milestones of the present PhD. We first introduce the research topic
in the wider scope of climate change; the description of the stable water isotope enabled regional circulation
model REMOiso; an initial validation of REMOiso over Europe; an investigation of the seasonal variations
of precipitation, atmospheric circulation and isotopic signal over South America; and at last the recording of
the south American monsoon system (SAMS) by stable water isotope diagnostics.
Dans un contexte de changement climatique, la connaissance des climats passés permet de mieux cerner
l'évolution future du climat. Les isotopes stables de l'eau constituent un excellent proxy paléo-climatique. Les
propriétés physiques des isotopes lourds de l'eau (H182 O; HDO) induisent des fractionnements isotopiques,
qui dépendent de la température et du taux de distillation. Sous réserve d'une inversion bien conditionnée du
signal isotopique, on peut reconstruire les variations passées du climat à partir d'archives isotopiques. Les carottes
de glace andines constituent un enregistrement unique de la variabilité du climat tropical. En revanche,
la complexité de la circulation atmosphérique rend plus ardue l'interprétation de leur signal isotopique.
En conséquence, nous avons développé au cours de cette thèse un module traitant du fractionnement
des isotopes stables de l'eau au sein du modèle de circulation régionale REMO pour application au cas de
l'Amérique du Sud. Le manuscrit retrace les principales étapes de la thèse. Il s'agit de la mise en perspective
du travail de thèse dans la problématique du changement climatique ; la description du modèle de circulation
régionale REMOiso et de son module traitant des isotopes de l'eau ; la validation initiale de REMOiso sur
l'Europe ; l'étude des variations saisonnières des précipitations, de la circulation atmosphérique régionale et
du signal isotopique en Amérique du Sud ; de l'enregistrement par les isotopes stables de l'eau de la mousson
sud-américaine.
l'évolution future du climat. Les isotopes stables de l'eau constituent un excellent proxy paléo-climatique. Les
propriétés physiques des isotopes lourds de l'eau (H182 O; HDO) induisent des fractionnements isotopiques,
qui dépendent de la température et du taux de distillation. Sous réserve d'une inversion bien conditionnée du
signal isotopique, on peut reconstruire les variations passées du climat à partir d'archives isotopiques. Les carottes
de glace andines constituent un enregistrement unique de la variabilité du climat tropical. En revanche,
la complexité de la circulation atmosphérique rend plus ardue l'interprétation de leur signal isotopique.
En conséquence, nous avons développé au cours de cette thèse un module traitant du fractionnement
des isotopes stables de l'eau au sein du modèle de circulation régionale REMO pour application au cas de
l'Amérique du Sud. Le manuscrit retrace les principales étapes de la thèse. Il s'agit de la mise en perspective
du travail de thèse dans la problématique du changement climatique ; la description du modèle de circulation
régionale REMOiso et de son module traitant des isotopes de l'eau ; la validation initiale de REMOiso sur
l'Europe ; l'étude des variations saisonnières des précipitations, de la circulation atmosphérique régionale et
du signal isotopique en Amérique du Sud ; de l'enregistrement par les isotopes stables de l'eau de la mousson
sud-américaine.
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