Fluctuations glaciaires holocènes au Groenland : contribution des datations cosmogéniques in situ

Holocene glacier fluctuations in Greenland, contribution of cosmogenic surface exposure dating

• Auteur / Autrice : Melody Biette
• Direction : Vincent Jomelli, Marie Chenet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géographie physique
• Date : Soutenance le 23/02/2022
• Etablissement(s) : Paris 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Géographie de Paris. Espace, sociétés, aménagement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de géographie physique (Thiais, Val-de-Marne ; 1898-....)
• Jury : Président / Présidente : Denis Mercier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Jomelli, Marie Chenet, Emilie Gauthier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olǵa Solomina, Magali Delmas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Clavering Ø (Groenland ; île)

Changements climatiques

Moraines

Holocène

Groenland

Inlandsis

Mots clés libres

Fluctuation glacière

Datation cosmogénique

Holocène

Groenland

Glacier fluctuation

Cosmogenic dating

Holocene

Greenland

Résumé

Les glaciers déconnectés de l’inlandsis du Groenland sont particulièrement sensibles aux changements de températures et de précipitations. Comprendre comment les marges glaciaires ont fluctué au cours du temps permet de documenter l’évolution régionale du climat sur l’île et aide à identifier l’action des différents forçages responsables des variations climatiques dans l’hémisphère Nord. Cette thèse vise donc à améliorer les connaissances sur l’évolution des glaciers déconnectés de l’inlandsis au Groenland pendant l’Holocène, soit les 11 700 dernières années. Pour ce faire, le travail se focalise sur un marqueur géomorphologique présent en marge des glaciers actuels : les moraines. Ces amas de débris rocheux sont formés par érosion lors des anciennes extensions glaciaires. Dans cette étude, la datation cosmogénique 10Be des moraines est utilisée pour documenter l’évolution de sept glaciers répartis sur trois secteurs au Groenland : l’île de Clavering (nord-est), la vallée de Tasilap (sud-est) et la vallée d’Isortup (sud). Associés aux quelques chronologies glaciaires antérieures à ce travail de thèse, ces travaux renforcent l’idée d’une extension maximale des glaciers pendant l’Holocène Ancien (11,7 – 8,2 ka) sur certains secteurs de l’île. Cependant, les résultats les plus inédits concernent l’identification de deux nouveaux stades morainiques témoignant d’expansions glaciaires pendant l’Holocène Récent (à partir de 4,2 ka). Il s’agit de moraines formées pendant le Néoglaciaire Moyen (~3 ka) sur les trois sites d’études de cette thèse et pendant le refroidissement du Dark Age Cold Period (~1,2-1,7 ka) dans six de nos sept chronologies glaciaires. En améliorant la couverture spatiale des chronologies glaciaires au Groenland, il a été possible de discuter de l’hétérogénéité spatiale du climat à l’échelle du Groenland et de la relation entre les différents forçages climatiques dans l’hémisphère Nord. Ces nouvelles chronologies glaciaires peuvent aussi contribuer aux connaissances sur l’hétérogénéité spatiale du climat dans l’hémisphère Nord. En parallèle de la datation 10Be de moraines, une modélisation glaciologique (degré-jour) fondée sur une chronologie glaciaire préexistante sur l’île de Disko (centre-ouest) a été appliquée pour estimer des conditions de températures responsables d’une extension glaciaire au cours de l’Optimum Climatique Médiéval (~0,9 – 0,7 ka). Les résultats montrent un refroidissement compris entre 1,3°C et 1,6°C par rapport au 20ème siècle à la fin de l’Optimum Climatique Médiéval. Ce modèle glaciologique n’a pas encore pu être appliqué aux autres sites de cette thèse. Cependant, cette étude préliminaire montre que ce modèle glaciologique constitue une bonne opportunité pour la détermination de conditions de température passées.

Mountain glaciers and local ice caps are particularly sensitive to changes in temperature and precipitation in Greenland. A better understanding of glacier margins fluctuations over time will help to document the regional climate evolution and contribute to the determination of the different mechanisms involved in climate variability in the Northern hemisphere. This work aims to improve our knowledge of glaciers evolution disconnected from the ice sheet in Greenland during the Holocene (i.e. the last 11.7 ka). In this end, the present study focuses on a geomorphological feature adjacent to the current glaciers: moraines. These rock accumulations were formed by erosion during past glacial extensions. In this study, 10Be cosmogenic moraines dating is used to document the evolution of seven glaciers across three parts of Greenland: Clavering Island (northeast), Tasilap valley (southeast) and Isortup valley (south). Combined to the other glacial chronologies in Greenland, this provides further evidence of a maximum glacial extension during the Early Holocene (11.7 – 8.2 ka). However, the most original results concern the identification of two new moraine stages showing glacial expansions during the Late Holocene (since 4.2 ka). These moraines were formed during the Middle of Neoglacial (~3 ka) in the three investigated sites of this thesis, and during the Dark Age Cold Period (~1.2-1.7 ka) in six of our seven glacial chronologies. By improving the spatial coverage of glacial chronologies in Greenland, it was also possible to reconsider the relationship between different climate forcing in the Northern Hemisphere. These new glacial chronologies can also contribute to the knowledge of the spatial heterogeneity of climate in the Northern Hemisphere. In parallel with the 10Be dating on moraines, a glaciological model (Degree-days) based on a pre-existing glacial chronology in Disko Island (central west) was applied to estimate temperature conditions responsible for glacial extension during the Medieval Climate Anomaly (~0.9 - 0.7 ka) The results suggest a cooling about -1.3°C to -1.6°C relative to the 20th century at the end of the Medieval Climate Anomaly. This glaciological model was not yet applied to the other investigated sites of this work. However, this preliminary study shows that this glaciological model is strong and easily used for the determination of temperature conditions.