Centre Européen
de Recherche et d'Enseignement
des Géosciences de l'Environnement

Climate Forcing and Carbon Cycle

Cet axe de travail porte sur l’évolution passée et future des forçages climatiques et les liens avec les différents compartiments du cycle du carbone.
Les principaux forçages climatiques externes sont reconstruits à très haute résolution pour la fin du Pléistocène à partir d’archives continentales : les variations des forçages solaires dérivés des isotopes cosmogéniques dans les glaces (10Be, 36Cl) et les arbres (14C); les variations des forçages volcaniques dérivés des archives continentales et glaciaires (détection des éruptions volcaniques stratosphériques avec le 10Be et la chimie des glaces). Les reconstructions de ces forçages solaires et volcaniques font partie des forçages utilisés pour les modèles climatiques dont les simulations sont synthétisées par le GIEC.

Le cycle du carbone est abordé sous différents aspects. L'analyse 14C de microéchantillons permet de séparer les sources naturelles et anthropiques en aérosols carbonés qui ont une influence sur le climat local et global, ainsi que sur la santé des populations (projet EQUIPEX ASTER-CEREGE). D’autre part, la mesure du 14C de carbonates et de composés organiques variées dans les sédiments océaniques ou les coraux, nous permet d'évaluer les temps de résidence des différents réservoirs du cycle du carbone au cours des 50000 dernières années (projet EQUIPEX ASTER-CEREGE). Les variations du cycle du carbone sont aussi étudiées à partir de la mesure à haute résolution de la teneur en 14C de bois subfossiles pendant la dernière déglaciation et l'Holocène (projet ANR CARBOTRYDH). Le cycle du carbone dans les sols est également étudié en améliorant la modélisation globale des échanges de carbone entre l’atmosphère et les sols en prenant en compte l’impact du changement climatique (précipitations) et des changements d’usage des terres, ainsi que des rétroactions pour la mitigation du changement climatique. Cette démarche fait appel à la quantification du renouvellement du carbone organique des sols, par traçages isotopiques naturels 13C et 14C (C total ou moléculaire). L’échelle spatiale de ces études est globale, avec une expertise spécifique pour la zone intertropicale et les agrosystèmes tempérés. L’ensemble de ces avancées est rendu possible grâce aux développements techniques réalisés avec l’accélérateur AixMICADAS pour l'analyse de microéchantillon (carbonates et matières organiques).

Cet axe porte également sur l’étude du cycle du carbone lors des transitions climatiques majeures du Cénozoïque (65-0 Ma) : transition Eocène Oligocène (34 Ma) et transition Miocène Moyen – Miocène Terminal (15-5 Ma). Les interactions entre la mise en place de la calotte de glace Antarctique, l’intensification des moussons asiatiques et le cycle du carbone marin sont étudiées à travers l’utilisation conjointe du modèle Système Terre développé par l’IPSL, adapté pour des applications « paléo » et de proxies (ANR AMOR, 2016-2021, PI Y. Donnadieu ; ERC MAGIC). Dans ce cadre, au Miocène, la paléo-pCO2 est reconstruite grâce aux isotopes stables des coccolithes, et sa variation intégrée pour la compréhension des processus (ANR iMonsoon). Enfin, l’étude de la production et accumulation des carbonates biogènes pélagiques au cours du Méso-Cénozoïque nous permettra in fine de déterminer les forçages et interactions entre climat, évolution biologique et cycle du carbone.

L’ensemble de ces activités se font en lien avec les autres équipes-thématiques : Terre & Planètes (pour les forçages solaire et volcanique), Environnement Durable (pour le cycle du carbone dans les sols) et Ressources, Réservoirs, Hydrosystèmes (pour le cycle du carbone sur le long terme).