Thèse soutenue

Variabilité climatique de l’Océan Indien Tropical depuis le dernier maximum glaciaire et son impact sur la productivité primaire : apport des comparaisons modèles-données
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Auteur / Autrice : Xinquan Zhou
Direction : Stéphanie Duchamp-Alphonse
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Météorologie, océanographie, physique de l'environnement
Date : Soutenance le 08/10/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Géosciences, climat, environnement et planètes (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Pascale Braconnot
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Bopp, Thibault de Garidel-Thoron, Masa Kageyama, Johan Etourneau, Chuanlian Liu
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Bopp, Thibault de Garidel-Thoron

Résumé

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L'océan Indien tropical est sous l'influence de la mousson indienne caractérisée par des vents du sud-ouest en été et du nord-est en hiver, et de la circulation zonale de Walker caractérisée par des vents d'ouest équatoriaux. Ces deux mécanismes climatiques influencent la distribution de la productivité primaire marine (PP) actuelle et passée. Très peu de reconstructions de paléo-PP existent dans cette zone, et c'est particulièrement le cas lorsqu'on s’intéresse aux 25 000 dernières années malgré des changements importants des conditions climatiques limites telles que l’insolation, le volume de glace, le niveau marin ou les concentrations en gaz à effet de serre. Cette période enregistre par ailleurs, d'importants changements dans la circulation méridienne de retournement Atlantique (AMOC) qui module le transport latitudinal de chaleur, en particulier pendant le Stade Heinrich 1 (HS1 ; 17.5-15 ka) et le Bølling-Allerød (BA ; 14.7-13 ka) et pendant le Dryas récent (YD ; 12.9-11.5 ka), respectivement caractérisés par des conditions froides et chaudes dans l'hémisphère Nord. L'objectif de ce travail est i) de reconstruire la dynamique orbitale à millénaire de la PP de l'océan Indien tropical depuis le dernier maximum glaciaire (DMG) via l’analyses des coccolithes de quatre carottes sédimentaires récoltées dans le golfe du Bengal (GdB) et la Mer d'Arabie (MArb) et ii) de comprendre leurs relations avec les circulations de mousson indienne et de Walker via l’utilisation des sorties de modèles paléoclimatiques. Il s’avère que les changements de PP des derniers 25 ka sont étroitement liés à la teneur en nutriments des eaux océaniques de surface et sont rythmés par la stratification vs le mélange des eaux. Plus particulièrement, dans le NE du GdB, ils sont associés à des modifications de la salinité des eaux de surface en lien avec les apports en eau douce du système fluviatile de l'Irrawaddy et du Salween pendant la mousson indienne d’été (MIE). Dans le NO de la MArb, ils sont liés aux changements de température des eaux océaniques de surface (SST) et à la dynamique des vents du NE pendant la mousson indienne d'hiver (MIH). Une PP plus élevée dans le GdB et la MArb pendant le DMG, le HS1 et le YD, reflète des eaux océaniques de surface plus faiblement stratifiées en raison d’une diminution des apports en eaux douce (GdB) et d’une augmentation de l'intensité des vents du NE (MArb), documentant ainsi une MIE plus faible et une MIH plus forte, tandis que des conditions opposées sont enregistrées pendant le B-A et l'Holocène. Il semble que les conditions de l'Holocène inférieur soient liées à un maximum d'ensoleillement estival dans l’hémisphère nord, tandis que l'arrêt (reprise) de l'AMOC pendant HS1 et YD (BA), est associé à un transfert de chaleur plus faible (plus fort) entre les basses et hautes latitudes, ce qui rend le continent eurasien plus frais (plus chaud). Les changements de PP enregistrés dans le GdB au large de Sumatra et au Sud de l'Inde, sont liés aux variations de la dynamique d’upwellings côtiers. Les sites étudiés sont sous l'influence des vents zonaux et semblent refléter la dynamique de la circulation de Walker qui reste faible pendant le DMG et le début de l'Holocène en raison de vents équatoriaux d'Est et de vents équatoriaux du SE respectivement dominants pendant ces périodes. Ces conditions sont probablement liées à l'exposition des plateformes du continent maritime pendant le DMG et au maximum d'ensoleillement au début de l'Holocène. Dans tous les cas, cette étude permet de mieux comprendre les schémas spatio-temporels de la mousson indienne et leurs liens avec l'AMOC et la circulation de Walker. Il ne fait aucun doute qu’elle permettra d’améliorer les projections futures dans le contexte du réchauffement climatique actuel.