Compréhension des interactions entre l'hydroclimat du Nord-Est du Brésil et l'Atlantique tropical de l'Ouest au cours des derniers 300 000 ans par une approche multi-traceurs organiques

Understanding northeast Brazil's hydroclimate interactions with the western tropical Atlantic over the past 300,000 years using an organic multiproxy approach

• Auteur / Autrice : Louis Rouyer-Denimal
• Direction : Arnaud Huguet, Aline Govin, Ana Luiza Albuquerque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie
• Date : Soutenance le 16/11/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Milieux environnementaux, transferts et interactions dans les hydrosystèmes et les sols (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Claire Waelbroeck
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Armelle Riboulleau, Thibaut Caley
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérémy Jacob, Laurence Vidal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atlantique (océan ; centre-est)

Mer -- Température

Paléoclimatologie

Marqueurs biologiques

Géochimie organique

Brésil (nord-est)

Hydrosystèmes

Mots clés libres

Hydroclimat

Géochimie organique

Végétation

Biomarqueurs

Palécoclimatologie

Atlantique tropical de l'Ouest

Hydroclimat

Organic Geochemistry

Vegetation

Biomarkers

Palaeoclimatology

Western tropical Atlantic

Résumé

La Terre est un système complexe aux multiples interactions et le lieu de vie d’innombrables espèces vivantes. Dès lors, de nombreux travaux ont permis depuis des décennies, d’améliorer notre compréhension du climat de la Terre. Toutefois de nombreuses zones d’ombre restent aujourd’hui inexplorées. La région du Nord-Est (NE) du Brésil et de l’Atlantique tropical de l’Ouest est à ce jour relativement peu étudiée. Pourtant, l’hydroclimat singulier du NE Brésil et le rôle de l’Atlantique tropical de l’Ouest dans le transport interhémisphérique de chaleur font de cette région une zone importante d’un point de vue climatique. Parmi les traceurs couramment employés pour reconstruire les paléoenvironnements, les biomarqueurs lipidiques sont de précieux supports d’information. De nombreuses propriétés environnementales telles que la température de l’océan, la composition du couvert de végétation ou les conditions hydroclimatiques peuvent être reconstruites à partir de l’abondance, de la distribution ou de la composition isotopique de ces molécules. Ce projet de thèse vise à reconstruire les variations hydroclimatiques passées dans la région de l’extrême NE du Brésil, en relation avec la circulation de surface de l’Atlantique tropical de l’Ouest par la caractérisation du matériel organique d’une carotte de sédiments marins prélevée sur la marge brésilienne qui couvre les derniers 305 000 ans. L’analyse de la matière organique (MO) aux échelles totale et moléculaire a, dans un premier temps, permis de caractériser les sources de MO et notamment la composition des végétations actuelles dans la région d’étude. Ensuite, les températures océaniques de surface et de subsurface, qui ont respectivement été reconstruites à partir de la distribution des alcénones à longues chaînes et des alkyl tétraéthers de glycérols isopréniques, mettent en lumière des réchauffements d’ampleur en subsurface lors des trois dernières déglaciations. L’action conjointe du ralentissement de la circulation océanique et de l’intensification de l’Agulhas Leakage pendant ces périodes est proposée pour expliquer le réchauffement de l’Atlantique tropical de l’Ouest. Enfin, les variations passées du couvert de végétation au NE Brésil, déduites des propriétés des n-alcanes à longues chaînes, sont apparues étroitement liées aux changements hydroclimatiques. La température de surface de l’Atlantique tropical et l’intensité des vents des alizés semblent jouer un rôle majeur dans le contrôle des variations passées de végétation et de l’hydroclimat du Nord-Est du Brésil. En résumé, ce travail a notamment permis d’une part de mieux comprendre le rôle de l’Atlantique tropical en tant que réservoir de chaleur pendant les déglaciations et d’autre part de mieux contraindre les influences contrôlant les variations hydroclimatiques passées au Nord-Est du Brésil.

The Earth is a complex system with many interactions and is also home to countless species. Consequently, extensive research has enhanced our comprehension of the Earth's climate over the past few decades. Nonetheless, numerous areas remain unexplored. The North-East (NE) region of Brazil and the western tropical Atlantic have received limited attention so far. The distinctive hydroclimate of northeastern Brazil and the contribution of the tropical western Atlantic to interhemispheric heat transfer make these regions climatologically important. Lipid biomarkers are among the frequently utilized proxys for palaeoenvironmental reconstructions, and they provide valuable insights. Numerous environmental factors, including ocean temperature, vegetation composition, and hydroclimate conditions, can be deduced from the abundance, distribution, and isotopic composition of these compounds. The objective of this thesis project is to reconstruct previous hydroclimatic fluctuations in the extreme northeastern area of Brazil, associated with surface circulation in the western tropical Atlantic. This task will be achieved through the characterisation of organic material obtained from a marine sediment core sampled from the Brazilian margin spanning the last 305, 000 years. The characterization of organic matter (OM) at both total and molecular level was employed to identify the sources of OM and, specifically, the composition of the modern vegetation within the study area. Moreover, the reconstruction of surface and subsurface ocean temperatures respectively from the distribution of long-chain alkenones and isoprenoid glycerol alkyl tetraethers highlighted significant subsurface warmings over the last three deglaciations. The cause of the warming of the tropical western Atlantic during these periods is suggested to be the combined effect of reduced ocean circulation and increased intensity of the Agulhas Leakage. Finally, the study has found a close relationship between hydroclimatic changes and past variations in vegetation cover in northeastern Brazil, as inferred from long-chain n-alkanes properties. This relationship is largely influenced by the upper ocean temperature of the tropical Atlantic and the intensity of South-East trade winds. The present study allowed us to better understand the role of the tropical Atlantic as a heat reservoir during deglaciations and to better constrain the influences controlling past hydroclimatic variations in northeastern Brazil.