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OSUG - Terre Univers Environnement

Physique de la fermeture des pores dans le névé polaire, implications pour la compréhension des rétroactions passées entre cycle du carbone et climat

Kévin Fourteau (2016-2019)

28 juin 2017 ( maj : 12 septembre 2017 )

Directeurs : Patricia Martinerie et Xavier Faïn
Financement : bourse ministérielle

Dans un contexte de changement climatique forcé par les activités anthropiques, progresser dans notre compréhension des mécanismes de rétroaction entre variabilité climatique et cycle du carbone demeure un enjeu majeur pour mieux simuler les évolutions futures du climat. Les archives glaciaires peuvent y contribuer en renseignant les variations passées des températures et de la composition atmosphérique, mais leur interprétation exige de caractériser finement les processus de piégeage des gaz dans la glace profonde. Ce piégeage est contrôlé par la fermeture progressive de la porosité du névé de surface (typiquement sur les premiers cent mètres de la calotte polaire) lorsque celui-ci se densifie sous l’effet de son propre poids. Dans le cadre de cette thèse, un nouveau modèle physique sera développé numériquement pour mieux décrire et simuler les processus physiques de piégeage des gaz atmosphériques dans la glace des calottes polaires, processus représentés en premier lieu par l’évolution du rapport porosité fermée sur porosité totale. Ce modèle sera évalué et testé grâce à deux jeux de données qui seront acquis sur des échantillons de carottes de glace collectés sur deux sites polaires aux caractéristiques différentes : Lock-In (Antarctique) et EGRIP (Groenland). Pour chacun de ces sites, une caractérisation expérimentale multi-traceurs sera conduite pour contraindre le modèle et guider son développement. Notamment, la porosité sera mesurée expérimentalement par pycnométrie et tomographie X et des mesures complémentaires dans la phase gaz à très haute résolution (e.g., méthane) permettront de mieux appréhender le lien entre physique de la fermeture des pores et le piégeage des gaz. Finalement, ce travail permettra de réduire les incertitudes sur la séquence des évolutions passées de température et de la composition atmosphérique (notamment CO2).