Instabilité de la circulation océanique : réponse du climat des hautes latitudes nord et sud aux variations orbitales au cours du dernier Interglaciaire et de la dernière entrée en glaciation

par Aline Govin

Thèse de doctorat en Chimie de l'environnement, Paléoclimatologie

Sous la direction de Laurent Labeyrie.

Soutenue en 2008

à Versailles-St Quentin en Yvelines .

mots clés

• Circulation océanique -- Stabilité
• Foraminifères
• Isotopes stables en écologie
• Climat -- Austral, Océan
• Rayonnement solaire
• Glaciations
• Plantes benthiques
• Stratigraphie

Résumé

Les mécanismes d'établissement d'une circulation océanique glaciaire pendant la dernière entrée en glaciation, et son rôle dans la chaîne d'événements reliant les variations d'insolation à la croissance des calottes et au refroidissement global sont encore peu connus. Ce travail vise à mieux contraindre les changements de circulation thermohaline aux hautes latitudes nord et sud sur la période 130-60 ka, en relation avec l'hydrologie de surface et la climatologie globale. Il est basé sur la comparaison d'enregistrements de foraminifères planctoniques et benthiques de haute résolution obtenus dans la nouvelle carotte australe MD02-2488 (46°S, 88°E, 3420 m), avec ceux disponibles en Atlantique Nord et dans l'Austral. Une attention particulière a été portée à l'établissement d'une chronostratigraphie globale appuyée sur celle des forages de glace antarctiques et groenlandais. Nous montrons l'établissement progressif d'une circulation glaciaire, atteinte seulement vers 60 ka. Une expansion des eaux antarctiques de fond (AABW) est observée très tôt dans l'océan austral, avant tout changement hydrologique significatif en Atlantique Nord. Les eaux atlantiques nord (NADW) deviennent moins profondes plusieurs milliers d'années plus tard, lorsque le refroidissement des hautes latitudes nord s'est généralisé et que les calottes ont atteint une taille maximum. Nous proposons une réponse rapide du climat des hautes latitudes sud aux variations orbitales par une extension de la couverture de banquise australe, alors que le temps de croissance des calottes de l'hémisphère nord induit un établissement tardif des conditions glaciaires par rapport à la baisse d'insolation boréale d'été.

Titre traduit

Instability of the ocean circulation : response of northern high latitudes climate to orbital varitions over the last Interglacial and the last glacial inception

Résumé

The mechanisms of establishment of a glacial ocean circulation at the initiation of the last glacial period, and its role in the chain of events linking insolation variations with continental ice-sheets growth and global cooling are still poorly known. This work aims at better constraining the deep-water changes in the northern and southern high latitudes over the period 130-60 ka, in relationship to surface hydrology and global climatology. It is based on the comparison of high-resolution records obtained on planktic and benthic foraminifera in the newly analyzed Southern Ocean core MD02-2488 (46°S, 88°E, 3420 m), with available records from both the Southern Ocean and the North Atlantic. A particular attention has been turned to the definition of a global chronostratigraphy based on that of Antarctic and Greenland ice cores. We show a progressive establishment of a glacial circulation, with full glacial conditions reached around 60 ka only. We observe an expansion of the poorly ventilated Antarctic Bottom Water (AABW) mass in the Southern Ocean early during the inception, before any significant deep-water changes in the North Atlantic. Shoaling of North Atlantic Deep Waters (NADW) and increased influence of AABW in the deep North Atlantic are observed several thousands years later, when high northern latitudes cooling gets stronger and ice-sheets reach a maximum size. We propose that, whereas high southern latitudes climate quickly responded to orbital variations via an extension of the sea ice cover, the growth time of northern hemisphere ice-sheets induced a late establishment of glacial conditions with respect to the boreal summer insolation decrease.