Variabilité naturelle de la composition atmosphérique et influence anthropique en Patagonie. Contribution à l'étude des transports Equateur-moyennes latitudes-Pôle

Natural variability of the atmospheric composition and anthropic influence in Patagonia. Contribution to the study of Ecuador- mid-latitudes - Pole transport

• Auteur / Autrice : Carina Isabel Moreno Rivadeneira
• Direction : Jean-Robert Petit, Françoise Vimeux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 19/01/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (Grenoble ; 1958-2016)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martine De Angelis, Catherine Chauvel, Luc Ortlieb, Anne Alexandre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karl Kreutz, René Garreaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Patagonie (Argentine)

Atmosphère

Mots clés libres

Atmosphère

Patagonie

Transport

Moyennes latitudes

Influence anthropique

Chromatographie ionique

Ice-core

Chemistry

Climate

Patagonia

Southern hemisphere

Atmosphere

Résumé

Au cours des dernières décennies, l'étude des paléoenvironnements de l’Hemisphere Sud s’est développée avec les informations fournies par l'analyse des carottes de glace polaires et plus récemment à partir des carottes de glace prélevées dans les Andes. Bien que les zones tropicales et subtropicales de l'Amérique du Sud jouent un rôle majeur dans la chimie atmosphérique globale en raison de l’existence de réservoirs importants, les échanges entre l’équateur et les hautes latitudes sud restent encore peu documentés. Même si d’autres archives apportent des informations sur le climat passé, il existe peu de données de la composition atmosphérique des moyennes latitudes de l’Hémisphère Sud, aussi bien en termes de variabilité naturelle que d’impact anthropique.Ce travail est basé sur l'analyse d'une carotte de glace de 122 m extraite d’un site d'altitude en Patagonie (Monte San Valentin 46º 35' S, 73º19' W, 3723 m). Outre l’établissement de profils à haute résolution des ions minéraux et organiques obtenus par chromatographie ionique, nous avons réalisé une étude des précipitations susceptibles d'influencer le site, fournissant ainsi une base pour l'interprétation de l'archive de glace.Ce site se caractérise par l’enregistrement d’événements à caractère marin et continental. Nous avons démontré que, sur ce glacier, les contributions marines primaires et secondaires ne sont pas synchrones et qu’elles sont très probablement sousreprésentées dans le profil en raison de processus d'accumulation. Contrairement au sel de mer, une partie importante des aérosols biogéniques marins est associée à un apport influencé par des contributions continentales diluées. L’apport continental est complexe : il est composé d’événements ponctuels de combustion, de retombées volcaniques et d’émissions par les sols. Il correspond à presque la moitié de la quantité totale de sulfate déposé. Cette contribution importante et omniprésente de sulfate est associée au nitrate et au chlorure, mais mieux cerner son origine nécessiterait des recherches plus poussées. La comparaison de notre archive glaciochimique avec des éruptions volcaniques datées et le début de la colonisation en Patagonie nous a permis de proposer quelques repères pour la datation de la carotte, qui reste à ce jour encore incertaine. Enfin, aucune tendance anthropique claire n’a été décelée à partir de l’évolution du bruit de fond des espèces continentales, excepté l'ammonium, lui pouvant être mis en relation avec l’utilisation croissante d'engrais après les années 1960.

Although tropical and subtropical South America play an important role in atmospheric global and hemispheric chemistry due to the coexistence of big reservoirs with large-scale atmospheric patterns, exchanges between tropics and higher latitudes have remained poorly documented. During the last few decades, the study of past climate and atmospheric composition has benefited greatly by information provided by ice core analysis. In the Southern Hemisphere, a large amount of data is now available from polar ice cores and more recently from ice cores recovered in the Andes. Despite a few studies on climate reconstruction, there is a lack of information on past atmospheric composition in Southern mid-latitudes, in terms of both natural variability and anthropogenic impact. This work is based on the analysis of a 122 m ice core extracted from a high altitude site in the Northern Patagonian Icefield (Monte San Valentin 46º 35'S, 73º19' W, summit at 4032 m.a.s.l., drilling plateau at 3723 m.a.s.l.). Besides high-resolution measurements of mineral and organic ions, a study of the precipitation events likely to influence the site was conducted in order to provide a basis for the interpretation of the ice archive. The selected site registers precipitation events of marine and continental origin. We have demonstrated that marine primary and biogenic contributions are not synchronous and they are very likely underrepresented along the ice archive due to the effect of accumulation processes. Contrary to sea salt, a significant part of marine biogenic aerosol is associated with a complex and diluted continental fingerprint. The continental imprint was studied in terms of background trends and major events involving combustion processes, urban pollution, volcanic and soil emissions. This set of mixed sources is responsible for almost half of the total sulfate input. This important and ubiquitous sulfate concentration is related to that of nitrate and chloride and its understanding in terms of sources and transport needs further research. A comparison of our records with documented volcanic eruptions and Patagonian settlement periods allowed us to propose a few dating horizons, although an accurate dating of the entire core has not been possible so far. Background trends of continental species do not show any trend that can be clearly associated with an anthropogenic influence, except for ammonium, which increases likely in response to fertilizer consumption after ca. 1960.