Sibylle BOXHO - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Dust Provenance in Polar Archives: Insights from the EPICA Dome C Ice Core and a Surface Snow Transect in Southwest Greenland"

Résumé:
Les poussières atmosphériques jouent un rôle central dans les interactions entre l'atmosphère, les océans et les continents, ce qui en fait un élément essentiel du système Terre. Les sources de ces particules sont variées ce qui influent à la fois sur leur transport atmosphérique longue distance, ainsi que sur leurs impacts environnementaux et climatiques lors de leur dépôt. Dans l'atmosphère, elles interagissent directement sur le climat avec le rayonnement solaire, exerçant un forçage radiatif global communément considéré comme refroidissant l’atmosphère, bien que cette affirmation demeure entachée d’incertitudes. Par ailleurs, les poussières jouent un rôle majeur dans les cycles biogéochimiques en transportant des nutriments essentiels tels que le fer et le phosphore. En milieu polaire, leur dépôt sur la neige et la glace réduit l'albédo, accélérant ainsi la fonte et favorisant le développement d'organismes, comme des algues, dont la présence assombrit davantage la surface, amplifiant ainsi ce phénomène de fonte par rétroaction positive.
L’objectif de cette thèse vise à mieux identifier et quantifier la provenance des poussières et leurs impacts biogéochimiques dans les régions polaires. Cette thèse propose une analyse approfondie de la carotte de glace EPICA Dome C (EDC), une archive unique permettant de reconstituer avec précision les sources de poussières dans l'Hémisphère Sud sur le dernier cycle glaciaire-interglaciaire. Grâce au modèle DEEPOT (Dust rare Earth Element Patterns Over Time) basé sur les profils des terres rares, cette étude montre que, durant les périodes glaciaires, les apports en poussière proviennent majoritairement de régions de hautes latitudes (Patagonie et Nouvelle-Zélande), tandis qu’à partir d'environ 14.5 ka, une augmentation des contributions en provenance de basses latitudes (Australie, Plateau Puna-Altiplano, et Afrique australe) est observée, corrélée à des changements climatiques et environnementaux majeurs des régions sources (e.g., submersion de la plateforme continentale argentine). Cette capacité de reconstruction de la provenance des poussières minérales a ensuite été étendue à l’Hémisphère Nord, où une nouvelle base de données harmonisée de signatures en terres rares des régions sources de poussières a été développée et associée à une version améliorée du modèle DEEPOT. Cette approche couplée a permis une reconstruction plus robuste et quantitative des sources de poussières arrivant dans les précipitations neigeuses au Groenland qui ont été échantillonnées lors d’un transect ouest-est réalisé lors de l’expédition « Nanok ». Les résultats indiquent que ces sources sont à la fois locales et lointaines (e.g., Asie Centrale), contribuant à l’apport de nutriments qui favorisent la croissance des algues sur la glace. Les particules riches en phosphore, majoritairement locales, pourraient être l’un des acteurs clefs de l’expansion de la « Dark Zone », amplifiant ainsi la fonte de la calotte groenlandaise. Toutefois, cette expansion dépend surtout des conditions environnementales comme la température et les précipitations. En conclusion, cette thèse a développé un outil de traçage de la provenance des poussières atmosphériques et a permis de mettre en évidence l’importance de la provenance des poussières pour mieux comprendre la circulation atmosphérique passée, et les impacts de la déposition atmosphérique dans l’environnement polaire.