Impacts de l'ouverture du Passage de Drake, des changements de pCO2 et de l'englacement de l'Antarctique sur l'évolution du climat et de l'océan global de l'Eocène à l'Oligocène

Impact of the Drake Passage opening, pCO2 changes and Antarctic ice sheet formation on the evolution of global climate and oceans from the Eocene to the Oligocene

• Auteur / Autrice : Agathe Toumoulin
• Direction : Yannick Donnadieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 15/12/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean Borgomano
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Le Hir, Clara Bolton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Pucéat, Gilles Ramstein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drake, Passage de (Antarctique)

Cénozoïque

Stampien

Priabonien

Paléo-océanographie

Changements climatiques

Limite Éocène-Oligocène

Paléoclimatologie

Modèles géochimiques

Géochimie de l'environnement

Mots clés libres

Paléoclimat

Transition Éocène-Oligocène

Paléocénographie

Modélisation

Priabonien

Rupélien

Saisonnalité des température

Cénozoïque

Paleoclimate

Eocene-Oligocene Transition

Paleoceanography

Modelling

Priabonian

Rupelian

Temperature seasonality

Greenhouse

Cenozoic

Résumé

L'Éocène (56 - 33,9 Ma) est caractérisé par des changements de géographie importants, des évènements de réchauffement climatique extrêmes, mais aussi, par un long refroidissement, initiant l’englacement à l'échelle continentale de l'Antarctique à la limite Éocène-Oligocène (~ 33.5 Ma). Cette thèse s'intéresse aux causes et aux conséquences de cette détérioration du climat. Une première partie analyse tout d’abord, les répercussions de l’ouverture du Passage de Drake sur le système océanique (circulation globale et températures). Nos résultats, indiquent la mise en place d’un proto-courant circumpolaire Antarctique et d’une réorganisation de la circulation profonde dès les premiers stades d’ouverture du passage, et la mise en place d’une différenciation thermique au sein de l’Atlantique en accord avec les données géochimiques disponibles. Une deuxième partie s'intéresse plus particulièrement à la transition Éocène-Oligocène (EOT, ~ 34 Ma) aux répercussions de la baisse de la pCO2 et de l'englacement de l’Antarctique sur le climat, notamment sur la saisonnalité annuelle des températures. Cette analyse permet de reconstruire la présence de zones de fort renforcement des saisons, lesquelles pourraient avoir contribué à expliquer une partie des renouvellements de la biodiversité au cours de l’EOT. Enfin, une troisième partie tend à évaluer l’impact de l’évolution des forçages climatiques évoqués dans les chapitres précédents sur la productivité primaire marine, laquelle pourrait avoir joué un rôle dans la chute de la pCO2 au cours de l’Éocène

The Eocene (56 - 33.9 Ma) is characterized by significant changes in geography, extreme climate warming events, but also, after nearly 260 Ma of globally higher temperatures by a long cooling, initiating the formation of continental-scale ice sheet on Antarctica at the Eocene-Oligocene boundary (~ 33.5 Ma). This thesis focuses both on the causes and consequences of this climate deterioration. A first part analyzes, the repercussions of the opening of the Drake Passage on the ocean system (global circulation and temperatures). Our results, in agreement with previous geochemical studies indicate the establishment of a proto-Antarctic circumpolar current and a reorganization of the deep circulation from the first stages of the passage’s opening, and the establishment of thermal differentiation within the Atlantic. A second part focuses on the Eocene-Oligocene transition (EOT, ~ 34 Ma), the impact of declining pCO2 and Antarctic ice-sheet formation on climate, notably on annual temperature seasonality. This analysis makes it possible to reconstruct the presence of zones of strong seasonality strengthening, which could have contributed to explain part of the renewal of biodiversity during EOT. Finally, a third part tends to evaluate the impact of the evolution of the climatic forcings evoked in the preceding chapters on marine primary productivity, which may have played a role in the drop in pCO2 during the Eocene