Projet Make Our Planet Great Again HOTCLIM

Emilie Capron, lauréate MOPGA, observant une lame mince de glace. Crédit : Sepp Kipfstuhl

Résumé
Le projet MOPGA HOTCLIM (2020-2025) étudie la variabilité du climat des hautes latitudes au cours des périodes chaudes passées, qui présentent un réchauffement polaire comparable à celui projeté d’ici 2100 en raison de combinaisons spécifiques des forçages orbital et en concentration atmosphérique du CO2. Il repose sur une approche combinant des analyses de gaz sur l’air emprisonné dans des carottes de glace forées en Antarctique, des synthèses de données climatiques issues d’archives glaciaires, marines et terrestres, et une comparaison avec les résultats de modèles climatiques. Le projet HOTCLIM améliorera notre compréhension (1) de la variabilité naturelle du climat sous forçage orbital et de CO2, et (2) de la réponse des calottes polaires, du niveau de la mer et de la circulation océanique à un réchauffement prolongé. Il fournira des repères pour tester les performances du modèle climatique en dehors de la plage d’observation du climat à court terme et dans une plage de changements de température comparables au réchauffement futur projeté, contribuant ainsi à améliorer les projections climatiques.

Contexte
De nombreuses incertitudes demeurent sur les interactions futures et passées entre climat et cycle du carbone, ainsi que leur impact sur les composantes du système Terre, particulièrement celles qui sont les plus sensibles à un réchauffement du climat (e.g. calottes de glace, niveau des mers, circulation océanique). Progresser sur ce sujet nécessite de pallier le manque de données en climat chaud, pourtant indispensables afin de (1) décrire les changements climatiques autour du globe, (2) déterminer les variations de la concentration atmosphérique en CO2 et identifier ses sources d’émissions, et (3) identifier la sensibilité du climat au forçage en CO2 ainsi qu’aux autres facteurs (e.g. forçage orbital, volume des glaces, flux d’eau douce).

Objectifs
Le projet Make Our Planet Great Again HOTCLIM (Characterisation & Dynamics of Past Warm Climates, 2020-2025), porté par Emilie Capron au sein de l’équipe iCe3, est centré sur l’étude de périodes du passé dites interglaciaires. Ces interglaciaires sont caractérisés par un large éventail de conditions chaudes aux pôles, i.e. comparables à aujourd’hui ou au réchauffement simulé pour la fin du siècle dans ces régions, en raison de combinaisons spécifiques des forçages orbital et en concentration atmosphérique du CO2.
L’objectif du projet HOTCLIM est de caractériser et mieux comprendre les relations de phase entre le forçage radiatif, le cycle du carbone et les réponses du climat et des calottes de glace pendant les interglaciaires des derniers 450 000 ans. Pour cela, il repose sur :

  • Des mesures de la concentration atmosphérique en CO2 sur la carotte antarctique EPICA Dome C pour contraindre la dynamique du cycle du carbone et son lien avec le climat (voir projet de la thèse HOTCLIM, E. Legrain, 2020-2023) ;
  • Le développement de la teneur en air mesurée dans la glace comme outil pour contraindre la datation absolue des glaces anciennes, nécessaire pour comprendre le lien entre forçage orbital, CO2 et climat ;
  • L’intégration des informations issues des glaces avec celles provenant des archives marines et terrestres via des compilations de données climatiques reposant sur un cadre chronologique commun et rigoureux ;
  • Des exercices de comparaison modèles-données afin de tester et identifier les mécanismes et rétroactions en jeu entre forçage radiatif, climat et volume de glace ;
Icebergs du glacier Jakobshavn (Groenland, 2016). Les intervalles chauds passés fournissent des cas d’études au cours desquels nous pouvons exemple étudier si la calotte glaciaire du Groenland, avec son potentiel d’élévation du niveau de la mer de 7 m, a été considérablement réduite. Caractériser l’évolution spatio-temporelle et l’amplitude du réchauffement pendant ces intervalles, et les relier aux changements du niveau marin global, dus à la fonte des calottes polaires est l’une des priorités de recherche du projet HOTCLIM. Crédit : E. Capron.

Résultats attendus  
Le projet HOTCLIM permettra de quantifier l’amplitude du réchauffement aux hautes latitudes et les liens avec le cycle du carbone et le forçage orbital dans des conditions chaudes. Cela permettra de mieux comprendre la réponse des calottes polaires, du niveau de la mer et de la circulation océanique à un réchauffement prolongé. Le projet HOTCLIM permettra aussi de placer le changement climatique futur dans le contexte de la variabilité climatique naturelle. Enfin, il fournira des repères pour tester les performances des modèles climatiques en dehors de la plage d’observation du climat à court terme et dans une plage de changements de température comparables au réchauffement futur anticipé, contribuant ainsi à améliorer les projections climatiques.

Collaborations
Le projet HOTCLIM repose sur des collaborations fortes au sein de l’équipe iCe3 de l’IGE. Des collaborations étroites au niveau national sont également envisagées, en particulier avec A. Landais (isotopes de l’air piégé dans la glace), A. Govin (sédiments marins) et N. Bouttes (modélisation du climat) du LSCE. Au niveau international, des liens forts existent avec le projet européen H2020 BE-OI (2019-2025) et le réseau ITN DEEPICE (2021-2025).