Soufre atmosphérique et changements climatiques : une étude de modélisation pour les moyennes et hautes latitudes sud

Atmospheric sulfur and climate changes : a modelling study at mid and high-southern latitudes

• Auteur / Autrice : Hélène Castebrunet
• Direction : Christophe Genthon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre, de l'univers et de l'environnement
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antarctique

Aérosols

Climat

Soufre

Résumé

Les moyennes et hautes latitudes Sud sont les seules régions du monde pour lesquelles le cycle naturel du soufre atmosphérique peut encore être observé sans perturbation anthropique majeure. Les aérosols soufrés sont reconnus pour leur effet radiatif et interagissent ainsi avec le climat. L'analyse des carottes de glace en Antarctique permet de connaître les variations des dépôts d'aérosols soufrés au cours des cycles glaciaire-interglaciaire, il est ainsi possible d'étudier le cycle du soufre à travers le temps. L'objectif de ce travail est de contribuer à une meilleure compréhension du cycle de soufre des régions Antarctique et sub-Antarctique, grâce à l'utilisation d'un Modèle de Circulation Générale Atmosphérique couplé à un module de chimie du soufre, le modèle LMD-ZT-Soufre (version 4). Ce travail de thèse présente tout d'abord le passage à une version récente du MCGA et une mise à jour du module de chimie. Dans un deuxième temps, le modèle a été mis en oeuvre pour simuler le climat glaciaire et le cycle du soufre au Dernier Maximum Glaciaire, il y a 20 000 ans environ. Une représentation originale de la couverture de glace de mer a été testé et son fort impact sur les émissions océaniques de sulfure de diméthyle, précurseur majoritaire des espèces soufrées au~hautes latitudes Sud, a été discuté. Les résultats du modèle suggèrent un faible impact des changements climatiques sur lil production océanique de soufre pour ces régions. Ces résultats permettent d'améliorer notre connaissance des interactions soufre-climat et de dresser un bilan des incertitudes et des inconnues, tant d'un point de vue chimique que météorologique ou physique.

The mid and high-southern latitudes are still marginally affected by anthropogenic sulfur emissions and the natural cycle of the atmospheric sulfur may still be observed. Sulfur aerosols are well-known for their radiative impact, and thus interact with climate. Antarctic ice cores provide information on the evolution of climate and sulfur deposition at thei surface of the ice sheet at glacial-interglacial time scales. The aim of this thesis is to develop and use modeling towards a better understanding of the atmospheric sulfur cycle in antarctic and sub-antarctic regions. An Atmospheric Gener l Circulation Model (AGCM) coupled to a sulfur chemistry module is used: the LMD-ZT-Sulfur model, version 4. Th model was first performed (update of both the physical and chemical parts of the model). Further, boundary conditions are adapted to simulate the atmospheric circulation and sulfur cycle at the Last Glacial Maximum, approximately 20,00 years ago. Ln the model, sulfur is found to be highly sensitive to antarctic sea-ice coverage, which is still poorly know* during the ice age. An original dataset of ice-age sea-ice coverage was developed and its impact on the oceanic emissions of dimethyl sulfide, main precursor of sulfur aerosols at high-southern latitudes, is discussed. The model broadly reproduces the glacial deposits of sulfur aerosols on the Antarctic plateau, suggesting little impact of climate on oceanic sulfur production in the Antarctic region. Sensitivity tests were carried out to draw an up-to-date status of major uncertainties and difficulties facing futllre progress in understanding atrnospheric sulfur and clirnate.