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

ANR Isobioclim : D/H des biomarqueurs : nouvelles méthodes de reconstitutions du cycle hydrologique tropical

Période de financement : 2014-2019

PI : Guillaume Leduc

Les tropiques sont un élément clé du cycle de l'eau, et les projections de précipitations à la fin du 21e siècle suggèrent des changements à grande échelle dans les précipitations tropicales qui perturberont les écosystèmes et les sociétés. Pourtant, il y a encore une grande incertitude sur la façon dont les précipitations changeront aux basses latitudes en réponse au réchauffement climatique, car les prévisions de précipitations tropicales simulées par différents modèles divergent. Cela soulève des questions sur la vulnérabilité et l'adaptation des populations dans les pays tropicaux à ces changements. Les simulations paléoclimatiques sont devenues un outil essentiel pour évaluer la performance des modèles climatiques en dehors de la période instrumentale. Il est donc essentiel de documenter les paléoprécipitations pour évaluer les modèles climatiques.

Le projet de recherche "ISOBIOCLIM" vise à caractériser les changements temporels du cycle hydrologique tropical pendant l'Holocène en étudiant les changements des paléoprécipitations dans le Pacifique équatorial. La variabilité saisonnière, interannuelle et décennale du climat dans le Pacifique tropical est notoirement connue pour affecter d'autres régions tropicales éloignées, telles que celles influencées par les systèmes de mousson. Une meilleure compréhension des téléconnexions climatiques dont l’origine se situe dans le Pacifique tropical est donc essentielle pour mieux quantifier la sensibilité du cycle hydrologique tropical dans son ensemble en ce qui concerne les forçages climatiques naturels et anthropiques.
Le projet se concentre sur l'étude de séquences sédimentaires marines avec des taux de sédimentation très élevés collectées dans le Pacifique équatorial. L'emplacement de ces sites présentant des sensibilités contrastées par rapport au cycle annuel des précipitations et à la variabilité interannuelle associée à l'ENSO permettra d'étudier les principales structures climatiques sous-jacentes au cycle hydrologique tropical, telles que les zones de convergence atmosphérique et la circulation de Walker.

Le projet est basé sur la combinaison d'outils couramment appliqués en paléocéanographie, conjointement avec des outils innovants basés sur l'isotopie moléculaire des biomarqueurs. Ces outils sont basés sur l'estimation de la composition isotopique de l'oxygène et de l'hydrogène de l'océan de surface. Les isotopes de l'oxygène sont mesurés sur les foraminifères planctoniques et sont utilisés couramment en paléocéanographie. Ils sont linéairement liés à la salinité de surface de la mer, fournissant des informations précieuses sur les changements dans le cycle hydrologique régional. Les isotopes de l'hydrogène mesurés sur des molécules organiques synthétisées par certaines espèces de phytoplancton marin aident également à estimer les signatures isotopiques de la surface de l'océan. L'utilisation d'isotopes d'hydrogène mesurés sur des biomarqueurs a un grand potentiel pour caractériser les changements dans le cycle de l'eau, mais ils sont encore mal exploités et se limitent à des molécules simples en raison de limitations techniques. Le développement récent de la chromatographie liquide préparative ouvre maintenant de nouvelles perspectives pour explorer le cycle de l'eau par l'utilisation de nouvelles molécules organiques.
Utilisés conjointement, les deux systèmes isotopiques (O et H) ont montré récemment que les estimations de la salinité basées sur des méthodes isotopiques conventionnelles étaient obscurcies par certains biais inhérents aux proxys isotopiques. Dans ce projet, nous proposons de combiner l'estimation des rapports isotopiques de l'oxygène et de l'hydrogène de la surface de l'océan pour reconstituer quantitativement la salinité de la surface de la mer. Cette approche multiproxy innovante permet en particulier d'identifier et de corriger les biais inhérents aux méthodes isotopiques traditionnelles qui complexifient les reconstructions de la paléoprécipitation. Cette approche permettra d'affiner notre compréhension de la variabilité des précipitations tropicales pendant l'Holocène et de diagnostiquer la sensibilité du cycle hydrologique tropical sur une période où les forçages climatiques sont identifiés et quantifiés.