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Séminaire d'Alexandre Pohl

Compréhension de la glaciation ordovicienne (~ 450 Ma) à l’aide de la modélisation numérique'

par Alexandre Pohl, post-doctorant au CEREGE, Jeudi 19 janvier 2017 – 13h salle 303 bâtiment Gabriel

L'Ordovicien (485–444 Ma) est une période géologique caractérisée par la concomitance d'une glaciation majeure et de l'une des 5 plus grandes extinctions de masse de l'histoire de la Terre. Les données géologiques ont permis de documenter avec précision les phases d’avancée et de recul des fronts glaciaires. D’importantes incertitudes persistent néanmoins quant à la cause de la glaciation, l’extension de la calotte mais aussi la durée de l’intervalle glaciaire. Cette étude a pour objectif d'améliorer la compréhension de l'évolution du climat à cette époque à l'aide de la modélisation numérique, afin de fournir une image cohérente de la glaciation. Nous démontrons tout d’abord que la configuration continentale ordovicienne induit une dynamique océanique particulière, à l'origine d'une instabilité climatique permettant un refroidissement brutal du climat global sans variation importante de la concentration atmosphérique en CO2 (pCO2). Dans un deuxième temps, un modèle innovant couplé climat-calotte est utilisé pour produire la première simulation de la mise en place

de la glaciation supportée par les données géologiques, sous un scénario cohérent de baisse de la pCO2. Les résultats indiquent que les premières glaces continentales se seraient mises en place dès l'Ordovicien Moyen (465 Ma), quelque 20 millions d'années plus tôt qu'initialement envisagé. Dans ce scénario, le franchissement de l'instabilité climatique ordovicienne marque la mise en place du maximum glaciaire au cours de l'Ordovicien terminal Hirnantien (445–444 Ma).

 

The Ordovician (485–444 Ma) is a geological period characterized by the concomitance of a major glaciation and one of the “Big Five” mass extinction events that punctuated the Earth's history. Over the last decades, the phases of waxing and waning of the ice sheet were precisely reconstructed based on geological data. However, major uncertainties persist regarding the triggering mechanisms for the glaciation, the spatial extent of the ice sheet and the duration of the icehouse interval. This study aims at developing a better understanding of the climatic evolution at that time through numerical modeling, in order to provide a consistent picture of the glaciation. First, it is shown that the Ordovician continental configuration leads to a particular ocean dynamics, which induces in turn the development of a climatic instability that allows global climate to cool suddenly in response to subtle changes in the atmospheric partial pressure of CO2 (pCO2). Secondly, an innovative climate-ice sheet coupled model is used to produce the first simulation of the glaciation that is supported by geological data, in the context of a decrease in pCO2. Results show that glacial onset may have occurred as early as the Mid Ordovician (465 Ma), i.e., some 20 million years earlier than thought initially. In this scenario, the climatic instability is reached during the latest Ordovician and accounts for the onset of the Hirnantian glacial maximum (445–444 Ma).

 
 

En figure: Paleoceanography 2016. Vue du pôle sud représentant l’altitude de la calotte glaciaire modélisée à différents niveaux de CO2 (de 24 PAL = 24*280 ppm, à 3 PAL; valeurs couvrant l’intervalle envisagé pour l’Ordovicien.

Présentation rapide

Le Centre de Recherches de Climatologie (CRC) est une équipe de recherche de l'UMR6282 Biogéosciences (CNRS / Université de Bourgogne). Le CRC travaille sur la détection, l'attribution et la prévision du signal climatique et de ses impacts dans l'actuel et le futur. Ses activités sont centrées autour de la régionalisation du climat observé et simulé.

Le CRC est structuré en deux axes thématiques qui mettent en œuvre des méthodes permettant de passer de l'information large échelle (objet des travaux de l'équipe « Dynamique du Climat ») à une information d'échelle plus fine permettant d'évaluer les impacts (équipe « Impacts Climatiques »). Cette méthodologie relève de la statistique (méthodes statistico-dynamiques sur les sorties de modèles; statistiques spatiales;  désagrégation), de l'analyse spatiale (SIG opérateurs d'analyse spatiale vecteur et raster; interpolation spatiale mécaniste ou statistique), ou de la modélisation numérique du climat (modèles régionaux MM5 et WRF, modèle global Arpege-Climat).

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