Lisa ARDOIN - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Gas concentrations and isotopes in basal ice: Environmental and paleoclimatic implications"

Résumé:
Les carottes de glace constituent des archives paléoclimatiques uniques permettant la reconstruction du climat passé. Toutefois, les conditions prévalant à la base des calottes glaciaires modifient les caractéristiques de la glace et les signaux qu’elle préserve. La glace basale, située au contact du substratum rocheux et de l’environnement sous-glaciaire, peut notamment incorporer des quantités variables de débris issus du substrat. Ces interactions sont susceptibles d’altérer les signaux paléoclimatiques originels, mais font également de la glace basale une archive unique des processus physiques, chimiques et biologiques se produisant à l’interface glace-substrat et dans les environnements sous-glaciaires.
L’objectif de cette thèse est d’évaluer dans quelle mesure les gaz piégés dans la glace basale permettent de caractériser ces processus. Un dispositif analytique a été développé à l’Université Libre de Bruxelles afin de mesurer les gaz majeurs et traces dans des glaces basales présentant de faibles teneurs en gaz et de fortes variabilités de concentrations. 
Cette méthodologie a été appliquée à plusieurs carottes de glace du Groenland et de l’Antarctique, couvrant différents environnements sous-glaciaires. Dans la carotte TALDICE (Antarctique de l’Est), la glace basale sans débris en contexte de lit froid présente des variations de gaz principalement contrôlées par les déformations mécaniques de la glace, sans signature d’activité biologique liée à l’incorporation de débris. À l’inverse, les glaces riches en débris de Camp Century et GRIP, également en contexte de lit froid, montrent des signatures de processus biologiques sous-glaciaires. Enfin, l’étude de la glace basale de Byrd, formée par regel in situ en contexte de lit tempéré, montre que ce processus ne suffit pas à expliquer les concentrations mesurées en gaz et suggère le rôle complémentaire de processus biologiques et d’un apport d’Ar radiogénique.
Cette thèse contribue ainsi au développement de nouvelles méthodes d’analyse des gaz dans la glace basale et à une meilleure compréhension des processus physiques, chimiques et biologiques contrôlant la préservation des archives climatiques profondes. Ces développements élargissent les possibilités d’étude de glaces basales pauvres en gaz, notamment celles riches en débris, et ouvrent de nouvelles perspectives pour l’analyse de carottes récemment récupérées ou à venir, telles que Beyond EPICA.