Paléohydrologie de surface des mers nordiques à l’Holocène terminal (derniers 3000 ans) : le message du phytoplancton à squelette calcaire et organique

Late Holocene surface water changes in the eastern Nordic Seas : the message from carbonate and organic-walled phytoplankton microfossils

• Auteur / Autrice : Christian Dylmer
• Direction : Jacques Giraudeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sédimentologie marine et paléoclimats
• Date : Soutenance le 17/12/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Pessac, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....) - Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques / EPOC
• Jury : Président / Présidente : Xavier Crosta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Katrine Husum, Fréderique Eynaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marit-Solveig Seidenkrantz, Jochen Knies

Mots clés

Mots clés contrôlés

Coccolithes

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Mers Nordiques

Holocène terminal

Flux d’eaux atlantiques

Eaux de surface

Coccolithes

Dinokystes

Eastern Nordic Seas

Late Holocene

Atlantic water flow

Surface waters

Coccoliths

Dinocysts

Résumé

La variabilité de l’intensité du flux d’eaux atlantiques et de la nature des masses d’eau de surface le long des marges occidentales de la Norvège, de la mer de Barents et du Svalbard a été reconstituée sur la base des assemblages de coccolithes et dinokystes présents dans cinq carottes sédimentaires marines représentatives de l’Holocène terminal. Les résultats sont présentés sous la forme de reconstructions qualitatives et quantitatives (fonctions de transfert MAT) à haute résolution temporelle (échelle décennale à sub-séculaire). Un travail visantà valider les traceurs micropaléontologiques utilisés a été réalisé en parallèle à l’objectif principal, et s’est en particulier nourri de la collecte et de l’examen de populations vivantes distribuées le long de plusieurs transectszonaux en mer de Norvège, mer d’Islande et à travers le détroit de Fram.Nos résultats indiquent que la partie orientale des mers Nordiques (66 à 77°N) a été sujette à une tendance globale à l’augmentation du flux d’eaux atlantiques (AW) au cours des derniers 3000 ans. La dynamique récente de ce flux méridien est supposée répondre à la modulation long-terme de la force et de la localisation de la ceinture des vents d’ouest qui est essentiellement pilotée par l’Oscillation Nord Atlantique. Ce même mécanisme atmosphérique réconcilie le déplacement zonal et contradictoire du front arctique entre le domaine ouest-norvégien, et les façades occidentales de la mer de Barents et du détroit de Fram. La variabilité rapide du flux d’AW reproduit la succession des phases climatiques historiques classiques chaudes (Période Chaude Romaine, Période Chaude Médiévale, Période Moderne : flux accentué d’AW) et froides (Période Sombre, Petit Age Glaciaire : flux réduit d’AW) des derniers 2500 ans. Un événènement rapide de renforcement du flux d’AW en mers Nordiques a été identifié pendant le Petit Age Glaciaire entre 330 et 410 ans BP (cal.). Nos résultats indiquent que les variations d’intensité du flux d’AW vers l’Océan Arctique ont eu un impact majeur sur la distribution de la glace de mer arctique au cours du dernier millier d’années, les variations reconstruites de l’extension du couvert de glace à l’echelle de l’océan arctique étant parfaitement corrélées (échelle subséculaire) avec nos reconstructions qualitatives de la dynamique de l’AW au large du Svalbard et de la mer de Barents. La diminution importante de l’extension de la banquise durant le 20ème siècle est synchrone d’un flux record d’AW à travers le détroit de Fram, flux qui, d’après nos données, est sans précédent pour les derniers 3000 ans.

Five marine sediment cores distributed along the Norwegian, western Barents Sea, and Svalbard continental margins have been investigated in order to reconstruct late Holocene changes in the poleward flow of the Norwegian Atlantic Current (NwAC) and West Spitsbergen Current (WSC) and the nature of the upper surface water masses within the eastern Nordic Seas. This research project is based on the use of dinocyst and coccolith assemblages for qualitative and quantitative reconstructions of surface water conditions from high resolution sediment cores, and involve upstream investigations on proxy reliabilities. The investigated area (66 to 77°N) was affected by an overall increase in the strength of the AW flow from 3000 cal. yrs BP to the Present. The long-term modulation of westerlies strength and location which are essentially driven by the dominant mode of the North Atlantic Oscillation (NAO), is thought to explain the observed dynamics of the AW flow. The same mechanism also reconciles the recorded opposite zonal shifts in the location of the Arctic Front between the area off western Norway and the western Barents Sea-eastern Fram Strait region. Submillenial changes in AW flow are organised according to known pre-Anthropocene warm (RWP, MCA and the Modern period: strong poleward flow) and cold (LIA, DA: weak poleward flow) climatic spells. A sudden short pulse of resumed high WSC flow interrupted the LIA in the eastern Nordic Seas from 330 to 410 cal. yrs BP. Our results are indicative of a major impact of AW flow dynamics on the Arctic sea ice distribution during the last millenium, when changes in reconstructed sea-ice extent are negatively correlated with the strength of the WSC flow off western Barents Sea and western Svalbard. The extensive decrease in sea ice extent during the last century is synchronous with an exceptional increase in AW flow. The previously reconstructed high amplitude warming of surface waters in eastern Fram Strait at the turn of the 19th century was therefore primarily induced by an excess flow of AW which stands as unprecedented over the last 3000 years.