Chronologie des fluctuations glaciaires dans les Pyrénées au cours du Pléistocène supérieur - implications paléoclimatiques

Chronology of glacial fluctuations in the Pyrenees during the Late Pleistocene - paleoclimatic implications

• Auteur / Autrice : Théo Reixach
• Direction : Magali Delmas, Marc Calvet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géoscience, géomorphologie et quaternaire
• Date : Soutenance le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale INTER-MED (Perpignan ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Histoire naturelle de l'homme préhistorique (Paris ; Perpignan ; Tautavel, Pyrénées-Orientales)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle Defive, Régis Braucher, Yanni Gunnell, Pierre Valla
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Jomelli, David Palacios

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géochronologie

Paléoenvironnement

Pléistocène supérieur

Pyrénées (France)

Paléoclimatologie

Mots clés libres

Géochronologie

Paleo-Glaciers

Paléoclimats

Paléo-Environnements

Pyrénées

Geochronology

Paléo-Englacements

Paleo-Climates

Paleo-Environments

Pyrénées

Résumé

Cette thèse présente trois nouvelles séries de données cartographiques, chronologiques et paléoclimatiques acquises dans trois vallées pyrénéennes (Gave d’Ossau, Esera, et haute vallée de l’Ariège) qui échantillonnent la variabilité climatique de cette montagne située entre l’Atlantique et la Méditerranée. Elle s’attache à caractériser la chronologie du dernier maximum glaciaire (stade LLGM : Local Last Glacial Maximum) tout en précisant la position des fronts glaciaires contemporains du GLGM afin d’identifier les mécanismes paléoclimatiques responsables de la répartition spatiale des paléoenglacements pyrénéens au cours de cet épisode clé du Pléistocène supérieur. L’opportunité d’acquérir de nouvelles données chronologiques, paléoglaciologiques, et paléoclimatiques au cours de la LGIT et de l’Holocène s’inscrit dans cette même optique. En caractérisant la variabilité spatiale des paléo-lignes d’équilibre glaciaire, paléo-gradients de masse, paléotempératures et paléoprécipitations, elle permet de contraindre le moment à partir duquel les circulations atmosphériques méridiennes caractéristiques du GLGM ont cédé la place aux dynamiques atmosphériques dominées par des circulations d’ouest que nous connaissons aujourd’hui en Europe occidentale. Dans cette optique, la thèse présente 118 âges d’exposition (99 10Be et 19 36Cl) respectivement localisés dans la haute vallée de l’Ariège (n = 22), la vallée de l’Esera (n = 55) et le Gave d’Ossau (n = 41) ; elle intègre aussi la remodélisation de 251 âges d’exposition supplémentaires extraits de la littérature. Parallèlement, 32 stades d’englacement ont fait l’objet de modélisations glaciologiques et paléoclimatiques. Sur ces bases, il apparait que le stade LLGM a été atteint à plusieurs reprises au cours du Pléistocène supérieur (MIS 5a-d, MIS 3, MIS2-GLGM) sur le Gave d’Ossau comme dans la vallée de l’Esera. Ces résultats remettent partiellement en cause le schéma atmosphérique préalablement établi pour le GLGM. Les perturbations atlantiques restent déviées par la présence du front polaire vers le 38°N mais elles ne s’inscrivent plus seulement dans des circulations méridiennes comme préalablement envisagé ; elles concernent aussi la façade occidentale de la chaine, par exemple dans la vallée d’Ossau où les fronts glaciaires contemporains du GLGM ont atteint des emprises spatiales équivalentes à celles du stade LLGM. Au cours de la LGIT, les fluctuations des fronts glaciaires dans les Pyrénées sont synchrones des fluctuations milléniales du climat enregistrées dans les séquences isotopiques du Groenland. Au cours du GS-2.1a, les modélisations paléoglaciologiques et paléoclimatiques montrent que la haute montagne est globalement plus froide (ΔT : -9,5 à -7,5°C) et plus sèche (ΔP : -80 à -44%) que la situation actuelle mais que les contrastes de façade entre les massifs sous influence méditerranéenne (moins froid, plus sec) et ceux sous influence atlantique (plus froid, plus humide) sont plus prononcés que ceux observés dans l’actuel. Dans un contexte climatique associé à une remontée du front polaire jusque vers le 40-42°N, le rétablissement des circulations d’ouest concerne plus largement la façade nord qu’au GLGM puisqu’elle atteint désormais l’Ariège. Parallèlement, les phénomènes de convection qui étaient actifs en Méditerranée au cours du GLGM s’estompent sensiblement en raison d’une baisse relative de la température des eaux marines de surface en Méditerranée au cours du Oldest Dryas mais en dépit d’une position du front polaire (40-42°N) encore favorable aux circulations méridiennes. À partir du Bølling-Allerød, le climat se réchauffe (+ 3,7°C) et devient plus humide (+20 %) en lien avec le rétablissement généralisé des circulations d’ouest et le retour à une circulation atmosphérique comparable à l’actuel. Le coup de froid du GS-1 est attesté dans tous les massifs supérieurs à 3000 m mais le climat reste sensiblement plus humide qu’au GS-2.1a

This thesis presents three new sets of cartographic, chronological and palaeoclimatic data acquired in three Pyrenean valleys (Gave d'Ossau, Esera, and the upper Ariège valley) that sample the climatic variability of this mountain located between the Atlantic and the Mediterranean. It aims to characterise the chronology of the last glacial maximum (LLGM stage: Local Last Glacial Maximum) while specifying the position of the glacial fronts contemporary with the GLGM in order to identify the palaeoclimatic mechanisms responsible for the spatial distribution of Pyrenean palaeoenvironments during this key episode of the Upper Pleistocene. The opportunity to acquire new chronological, palaeoglaciological and palaeoclimatic data during the LGIT and the Holocene is part of this same perspective. By characterising the spatial variability of palaeo-glacial equilibrium lines, palaeo-mass gradients, palaeo-temperatures and palaeo-precipitation, it allows us to determine when the meridional atmospheric circulations characteristic of the LGIT gave way to the atmospheric dynamics dominated by westerly circulations that we know today in Western Europe. In this perspective, the thesis presents 118 exposure ages (99 10Be and 19 36Cl) respectively located in the upper Ariège valley (n = 22), the Esera valley (n = 55) and the Gave d'Ossau (n = 41). At the same time, 32 glacial stages were modelled glaciologically and paleoclimatically. On these bases, it appears that the LLGM stage was reached several times during the Upper Pleistocene (MIS 5a-d, MIS 3, MIS2-GLGM) on the Gave d'Ossau as well as in the Esera valley. These results partially challenge the atmospheric pattern previously established for the GLGM. Atlantic disturbances are still deflected by the presence of the polar front towards 38°N, but they are no longer only part of meridian circulation as previously expected; they also concern the western side of the chain, for example in the Ossau valley, where the glacial fronts contemporary with the GLGM have reached spatial areas equivalent to those of the LLGM stage. During the LLGM, fluctuations in glacial fronts in the Pyrenees are synchronous with the millennial fluctuations in climate recorded in the Greenland isotope sequences. During GS-2.1a, palaeoglaciological and palaeoclimatic modelling shows that the high mountains are globally colder (ΔT: -9.5 to -7.5 °C) and drier (ΔP: -80 to -44 %) than the present situation, but that the frontage contrasts between the Mediterranean-influenced massifs (less cold, drier) and the Atlantic-influenced massifs (colder, wetter) are more pronounced than those observed in the present. In a climatic context associated with a rise of the polar front up to 40-42°N, the re-establishment of westerly circulations concerns the northern facade more widely than in the GLGM since it now reaches the Ariège. At the same time, the convection phenomena that were active in the Mediterranean during the GLGM decreased significantly due to a relative drop in the temperature of the sea surface water in the Mediterranean during the Oldest Dryas, despite the position of the polar front (40-42°N), which was still favourable to meridional circulations. From the Bølling-Allerød onwards, the climate warms up (+ 3.7°C) and becomes wetter (+ 20%) in connection with the widespread re-establishment of westerly circulations and the return to an atmospheric circulation comparable to the present. The cold snap of GS-1 is attested in all ranges above 3000 m but the climate remains significantly wetter than at GS-2.1a.