Changements paléoocéanographiques induits par l'orbite dans l'Atlantique Sud subtropical pour le climat mondial au cours des 800 000 dernières années

Mudanças paleoceanográficas induzidas orbitalmente no Atlântico Sul subtropical para o clima global nos últimos 800.000 anos

Evaluating the role of orbitally-induced paleoceanographic changes in subtropical South Atlantic for the global climate over the last 800,000 years

• Auteur / Autrice : João Marcelo Ballalai
• Direction : Stéphan Jorry, Ana Luiza Albuquerque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences marines
• Date : Soutenance le 07/07/2023
• Etablissement(s) : Brest en cotutelle avec Universidade Federal Fluminense (Brésil)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géo-Océan (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Universidade Federal Fluminense (Brésil)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Turcq
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphan Jorry, Ana Luiza Albuquerque, Bruno Turcq, Claire Waelbroeck, Cristiano Mazur Chiessi, Stefan Mulitza, Nicolás Misailidis Strikis, Igor Martins Venancio Padilha de Oliveira
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Waelbroeck, Cristiano Mazur Chiessi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques

Terre -- Orbite

Circulation océanique

Atlantique (océan ; sud)

Paléo-océanographie

Mots clés libres

Circulation méridienne de l'Atlantique

Cycles orbitaux

Gyre Subtropical de l'Atlantique Sud

Transfert de chaleur inter-hémisphérique

Contrôles de l'Atlantique Sud sur le climat

Analyses de Mg/Ca

Circulação de revolvimento meridional do Atlântico

Ciclos orbitais

Giro subtropical do Atlântico Sul

Transferência de calor inter-hemisférica

Controles do Atlântico Sul no clima

Análise de Mg/Ca

Atlantic meridional overturning circulation

Orbital cycles

South Atlantic subtropical gyre

Interhemispheric heat transfer

South Atlantic controls on climate

Mg/Ca analysis

Résumé

Les activités anthropiques ont remodelé le climat de la Terre en augmentant le CO2 atmosphérique et le réchauffement climatique, souvent lié au ralentissement de la circulation méridionale de renversement de l'Atlantique (AMOC). L'AMOC redistribue la chaleur et le carbone via le gyre subtropical de l'Atlantique Sud (SASG), agissant avec la zone de convergence intertropicale (ITCZ), poursuivant l'équilibre énergétique mondial. Les variations orbitales peuvent induire des changements climatiques à long terme par des changements d'insolation. Cette thèse étudie les influences orbitales sur la paléoocéanographie subtropicale de l'Atlantique Sud sur 800 ka, en analysant les foraminifères benthiques et planctiques δ18O, δ13C des carottes GL-854 et MD08-3167 et la température Mg/Ca de la thermocline de MD08-3167. Ce cadre dévoile les processus et les contrôles des eaux profondes et de l'atmosphère océanique à l'échelle orbitale sur le système d'upwelling de Benguela (BUS), explorant les liens de l'AMOC avec le climat mondial. Les chapitres 1 à 3 fixent les objectifs, les méthodes et les résultats. Le chapitre 4 explore la dynamique des eaux profondes à 770 ka, dans laquelle quatre modes AMOC contrôlés par les changements induits orbitalement dans la glace de mer de l'Antarctique sont proposés. Le cadre fourni relie les dynamiques des eaux profondes, de la glace de mer et de l'atmosphère océanique, façonnant le climat du Pléistocène supérieur. Le chapitre 5 traite de 365 ka de variabilité BUS. La formation intensifiée des eaux profondes de l'Atlantique Nord pendant les périodes de précession positive améliore le transfert d'énergie interhémisphérique, déplaçant la SASG et la ZCIT vers le nord, stimulant ainsi la remontée d'eau. Le mécanisme contrôlant le BUS relie l'intensité de l'AMOC et les modèles atmosphériques globaux à la baisse du CO2 atmosphérique. Le chapitre 6 présente le protocole Mg/Ca réalisé sur ICP-MS à l'IFREMER. La fusion des perspectives en eaux de surface et en eaux profondes vise à clarifier les mécanismes contrôlant l'AMOC pour le climat global.

As emissões antropogênicas remodelaram o clima da Terra, aumentando o CO2 atmosférico e o aquecimento global, muitas vezes associados a redução da Circulação de Revolvimento Meridional do Atlântico (AMOC). A AMOC redistribui calor e carbono através do Giro Subtropical do Atlântico Sul (SASG), agindo em conjunto com a Zona de Convergência Intertropical (ITCZ), buscando o equilíbrio energético global. As variações orbitais podem causar alterações climáticas a longo prazo, através de alterações de insolação. Esta tese investiga as influências orbitais na paleoceanografia do Atlântico Sul subtropical nos últimos 800 ka, analisando δ18O, δ13C em foraminíferos bentônicos e planctônicos dos tesetemunhos GL-854 e MD08- 3167, e a temperatura da termoclina através de Mg/Ca no MD08-3167. Esta estrutura revela processos e controles em escala orbital de águas profundas e oceano-atmosféricas no Sistema de Ressurgência de Benguela (BUS), explorando as conexões da AMOC com o clima. Os capítulos de 1 a 3 apresentam objetivos, métodos e resultados. O Capítulo 4 explora a dinâmica de águas profundas de 770 ka, onde são propostos quatro modos AMOC controlados por mudanças induzidas orbitalmente no gelo marinho da Antártida. O mecanismo conecta a dinâmica das águas profundas, do gelo marinho e da atmosfera oceânica, moldando o clima do Pleistoceno tardio. O Capítulo 5 discute 365 ka de variabilidade do BUS. A formação intensificada de águas profundas no Atlântico Norte durante os períodos de precessão positiva aumenta a transferência inter-hemisférica de energia, deslocando o SASG e a ITCZ para norte, intensificando a ressurgência. O mecanismo que controla o BUS conecta a intensidade da AMOC e os padrões atmosféricos globais ao declínio do CO2 atmosférico. O Capítulo 6 descreve o protocolo Mg/Ca realizado em ICP-MS no IFREMER. A fusão das perspectivas de águas superficiais e profundas busca esclarecer os mecanismos que controlam a AMOC para o clima global.

Anthropogenic activity has reshaped Earth's climate by increasing atmospheric CO2 and global warming, often linked to an Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) slowdown. The AMOC redistributes heat and carbon via the South Atlantic Subtropical Gyre (SASG), acting with the Intertropical Convergence Zone (ITCZ), pursuing global energy equilibrium. Orbital variations can induce long-term climate shifts through insolation changes. This thesis investigates orbital influences on subtropical South Atlantic paleoceanography over 800 ka, analyzing benthic and planktic foraminifera δ18O, δ13C from GL-854 and MD08-3167 cores and thermocline Mg/Ca temperature from MD08- 3167. This framework unveils orbital-scale deep-water and ocean-atmosphere processes and controls on the Benguela Upwelling System (BUS), exploring AMOC's connections to climate. Chapters 1 to 3 set objectives, methods, and results. Chapter 4 explores 770 ka deep-water dynamics, where four AMOC modes controlled by orbitally-induced changes in Antarctic sea ice are proposed. The provided framework connects deep water, sea-ice, and ocean-atmosphere dynamics, shaping the Late Pleistocene climate. Chapter 5 discusses 365 ka of BUS variability. Intensified North Atlantic deep-water formation during positive precession periods enhances inter-hemispheric energy transfer, shifting SASG and ITCZ northwards, boosting upwelling. The mechanism controlling BUS connects AMOC intensity and global atmospheric patterns to atmospheric CO2 decline. Chapter 6 outlines Mg/Ca protocol performed on ICP-MS at IFREMER. Merging both surface and deep water perspectives seeks to clarify mechanisms controlling AMOC for the global climate.