Étude de la variabilité des conditions océanographiques et climatiques en Antarctique de l'Est (Terre Adélie-Georges V) au cours de l'Holocène tardif et de la période instrumentale
La banquise Antarctique joue un rôle important sur les flux de chaleur et les échanges de gaz à l'interface océan-atmosphère, sur la circulation océanique globale, sur l'albédo et la productivité primaire de l'Océan Austral. Cependant, du fait de son éloignement et d'un climat extrême, cette région reste à ce jour encore peu étudiés, et représente un verrou pour les modèles prédictifs du climat. De plus, de récentes observations ont montré que le continent Antarctique présente des tendances régionales, dont les causes et les mécanismes sont encore mal compris. Les reconstructions paléoclimatiques de températures tendent à montrer que ces disparités régionales ont également caractérisé la période Holocène. L'Holocène tardif représente la période sur laquelle le réchauffement récent se produit et est également caractérisée par des variations climatiques rapides généralement de plus faibles amplitudes. Afin de mieux évaluer ces changements, l'étude fine des conditions environnementales passées en Antarctique au cours de l'Holocène tardif est essentielle afin d'isoler la part de variabilité climatique naturelle de la part anthropique. Bien qu'un vaste réseau de carottes de glace en Antarctique constitue une base d'informations robuste sur la variabilité atmosphérique passée dans l'Hémisphère Sud, l'étude des conditions paléocéanographiques est contrainte dans la région par le nombre limité d'enregistrements sédimentaires marins,et qui de plus, tendent à être de faible résolution, trop courts ou discontinus. Notre étude porte sur la zone marginale du plateau de la Terre Adélie-Georges V en Antarctique de l'Est, qui a reçu peu d'attention jusqu'à présent, malgré la présence de séquences sédimentaires très épaisses et laminées, permettant la reconstruction fine des variations climatiques passées. Nos travaux ont été réalisés à partir de plusieurs enregistrements sédimentaires marins, couvrant la période instrumentale et jusqu'aux deux derniers millénaires. Nos résultats montrent que les assemblages de diatomées, les biomarqueurs spécifiques des diatomées, ainsi que de la géochimie élémentaire du sédiment traduisent efficacement des variations océanographiques et climatiques locales et aussi régionales à l'échelle interannuelle à centennale. La dynamique couplée océan-atmosphère en lien avec les modes climatiques principaux de l'Hémisphère Sud, ainsi que la dynamique glaciaire constituent les mécanismes de forçage majeurs des changements du couvert de banquise au court de l'Holocène tardif.
(18/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Etude des composés polyaromatiques dans l’atmosphère : caractérisation moléculaire et processus réactionnels en lien avec l’aérosol organique
Ce travail de thèse a eu pour objectif une meilleure caractérisation, au niveau moléculaire, de l’aérosol organique atmosphérique, en lien avec les composés polyaromatiques. Cette étude s’est articulée autour de deux approches différentes mais complémentaires. Une étude de terrain conduite à Grenoble a permis d’appréhender les niveaux de concentration, la variabilité saisonnière et la répartition gaz/particule des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), oxy-HAP (OHAP) et nitro-HAP (NHAP), pendant une année entière. Ce travail de terrain a aussi permis d’appréhender les sources primaires et secondaires des OHAP et NHAP ainsi que de proposer des molécules marqueurs de ces processus de formation. Une étude complémentaire conduite en chambre de simulation atmosphérique a, quant à elle, eu pour but l’investigation de la formation d’aérosol organique secondaire (AOS), suite à la photooxydation du naphtalène et du 2-méthylnaphtalène. L’identification de la formation de produits organosoufrés de type organosulfates et sulfonates, à partir de la photooxydation de HAP gazeux, a été mise en évidence pour la première fois lors de cette thèse, ce qui a permis de proposer ces composés comme des marqueurs de formation d’AOS à partir des HAP. La capacité de ces AOS à absorber le rayonnement UV-Visible a été appréhendée et les molécules responsables de cette absorption ont été identifiées. Une caractérisation chimique poussée de l’AOS a mis en évidence sa dépendance aux différentes conditions expérimentales (type de particules d’ensemencement, acidité et humidité relative) et a conduit à l’identification et à la proposition de nouvelles voies réactionnelles.
(17/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Contribution à une approche intégrée pour la prévention de la flavobactériose dans les élevages de truites arc-en-ciel
Flavobacterium psychrophilum est le pathogène de la maladie de l’eau froide ou du syndromede l’alevin qui provoque des pertes économiques importantes dans les élevages de truite arc-en-cielen Aquitaine. Au cours de cette thèse, nous avons développé dans un premier temps un nouveau testqPCR TaqMan en duplex qui cible les gènes (i) adnr16S de F. psychrophilum et (ii) β-actine de latruite arc-en-ciel ; il permet de déterminer le taux d’infection de tissus contaminés au cours d’unemême analyse.Dans un second temps, nous avons cherché à objectiver trois approches préventives quipourraient être mises en oeuvre pour limiter l’infection à F. psychrophilum dans les élevages. Lacaractérisation de biocides classiquement utilisés par la filière aquacole a permis de proposer auxaquaculteurs des méthodes de désinfection réellement efficaces contre F. psychrophilum mais quin’affectent pas le développement des oeufs ni des futurs alevins. En parallèle, l’impact de la mise enplace de traitement probiotiques a été caractérisé à la surface des oeufs, à la surface du mucus et/oule long du système digestif, dès les tout premiers stades de développement des truites, sur le nombreet l’intensité des crises de flavobactériose dans les élevages. Deux traitements microbiens ont étéretenus : l’E112® (DOXAL-FRANCE, Pessac) et le Bactocell® (LALLEMAND, Toulouse). Enfin, troispréparations vaccinales ont été préparées (« Adjuvant », « Autovaccin » et « Membrane Externe ») ettestées pour leur capacité à protéger les poissons de la flavobactériose.
(16/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Ecodynamique des composés poly- et perfluoroalkylés dans les écosystèmes aquatiques
Les tensioactifs poly- et perfluoroalkylés (PFAS) sont des composés d’origine anthropique produits à partir des années 1950 et qui sont désormais considérés comme des polluants ubiquistes. La première partie de ce travail a consisté à optimiser et valider des procédures pour l’analyse ultra-trace des PFAS. Ces méthodes ont ensuite été utilisées afin d’apporter de nouveaux éléments de réponse sur l’occurrence et la dynamique des PFAS dans les environnements aquatiques. Une attention particulière a été accordée aux valeurs censurées ( (16/12/2015) EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
20,000 years of Nile River dynamics and environmental changes in the Nile catchment area as inferred from Nile upper continental slope sediments
Multi-proxy analysis of two marine sediment cores (MS27PT and MD04-2726) from the Nile continental slope provides evidence of changes in Nile sediment discharge related to changes in Ethiopian African Monsoon (EAM) precipitation, and allows us to reconstruct changes in Nile River runoff, vegetation and erosion in the Nile headwaters. Sediment element composition and neodymium isotopic composition reveal significant changes in clastic sediment provenance, with sources oscillating between a Saharan aeolian contribution during the Last Glacial Maximum/deglacial transition and during the Late Holocene, and a Blue/Atbara Nile fluvial contribution during the African Humid Period (AHP). This study provides a new understanding of past environmental changes. Between 14.6 and 14.13 ka there was a major input of sediments from the Ethiopian Highlands, consistent with a stronger EAM at that time. Climate in the Nile basin was wetter between 14.8 and 8.4 ka, with a corresponding increase in Blue Nile water and sediment discharge via the main Nile into the Eastern Mediterranean. The gradual climatic transition from the AHP to the present-day dry climate was reflected in a decrease in Blue Nile sediment deposition and flood discharge between 8.4 and 3.7 ka, with aridity at a maximum between 3.7 and 2.6 ka. The onset of drier conditions in the Blue Nile basin seems to have begun before the 8.2 ka cooling event in the North Atlantic. We speculate that the climatic change from the wet AHP to the dry late Holocene may have been a result of a break in the low latitude dynamic equilibrium between climate, vegetation and erosion, which may in turn have affected the climate in higher latitudes. Reduced Nile flow may also have had an impact on Levantine Intermediate Water originating in the Eastern Mediterranean through an increase in intermediate water formation.
(Quaternary Science Reviews. vol. 130, n° 0277-3791, pp. 200-221, 15/12/2015)
GEOAZUR 7329, INSU - CNRS, UniCA, CNRS, IRD [Occitanie], UniCA, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, GEOPS, UP11, CNRS, INSU - CNRS, UM, CNRS, UA, OOVM, UPMC, INSU - CNRS, CNRS
Morphologie, architecture et dynamique sédimentaire d'une pente carbonatée moderne : le Great Bahama Bank (Bahamas)
Une analyse de données de sondeur multifaisceaux, de sondeur de sédiments (Chirp) et de sismique multitraces, présente la morphologie et la dynamique sédimentaire actuelle ainsi que l’évolution architecturale et stratigraphique du Néogène-Quaternaire opérant le long d’une marge leeward, au nord-ouest du Great Bahama Bank. L’analyse morpho-bathymétrique révèle un talus dominé par de la boue aragonitique, et une grande variété de structures sédimentaires, liées à des processus hydrodynamiques diversifiés. Les courants de density cascading associés aux courants de marée et aux vents d’est représentent les mécanismes de transports édimentaire dominant le long de la marge. La zone de Bimini présente localement un talus court et abrupt,stabilisé en bordure de plate-forme par une barrière récifale, ce qui limite l’export off-bank de sédiments.L’architecture stratigraphique montre une évolution complexe du talus au cours du Néogène. La fin du Paléogène est marquée par un talus continu aggradant détaché de la plate-forme par un escarpement sur faille. Ilpasse à un système très peu incliné de type slope-apron, attaché à la plate-forme au Miocène et se termine par un système en accrétion fortement incliné au Pléistocène. Bien que les dépôts de talus soient dominés par de la boue, ils présentent des variations latérales rapides du Sud au Nord tout au long du Néogène (< 30 km) avec la mise en place de tabliers turbiditiques, de nappes de débrites, et de larges Mass Transport Complexes. Ces faciès interagissent depuis le Langhien avec le Santaren Drift qui s’étend et migre progressivement le long du talus jusqu’à aujourd’hui. Le maximum d’empiétement des contourites se produit au Pliocène supérieur et coïncide avec une réorganisation océanographique globale ainsi que des changements climatiques majeurs dans l’hémisphère nord liés à la fermeture de la Central American Seaway.
(14/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Distribution des faunes vivantes, mortes et fossiles de foraminifères benthiques sur la marge portugaise : impact des apports fluviatiles et de la qualité de la matière organique
La marge ibérique est un milieu biologiquement productif régit par l'influence d'un upwelling saisonnier et des apports continentaux. Les foraminifères benthiques sont des protistes matins qui présentent une grande sensibilité aux conditions environnementales. Ils apparaissent ainsi comme des bio-indicateurs particulièrement efficaces dans ce type de contexte. Dans le cadre de cette thèse, les faunes de foraminifères benthiques, vivants, morts et fossiles prélevées sur un total de 23 carottes interfaces et deux carottes et deux carottes piston, essentiellement situées au débouché de quatre feluves ouest-ibériques majeurs (Douro, Mondego, Tage et Sado) ont été étudiés.Cette analyse faunistique, conjointe à des mesures sédimentaires et géochimiques a permis d'identifier l'impact de la qualité de la matière organique, et donc des apports fluviatiles sur la distribution des faunes vivantes en période hivernale. La comparaison des faunes mortes et vivantes sur les premiers centimètres de sédiments illustre la variation saisonnière de la réponse faunistique à l'upwelling et aux apports continentaux. Elle met également en évidence l'impact des processus taphonomiques sur la conservation de ces bio-indicateurs en vue de permettre une meilleure compréhension du signal fossile de ces faunes. L'application paléoenvironnementale de ces bio-indicateurs a été menée sur une carotte longue prélevée au large du Tage qui permet une reconstruction des derniers 5700 ans cal. BP. Elle a permis de mettre en évidence des périodes caractérisées par des apports importants de matière organique issus du fleuve ainsi que des variations de l'intensité de l'upwelling.
(11/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Modélisation de l'évolution morphodynamique des dunes sous-marines
Les dunes de sable sont des formes très présentes en milieu marin. Comprendre l'évolution des dunes est un enjeu important pour prévoir les caractéristiques de l'écoulement, les flux sédimentaires, et les variations de la bathymétrie. Les dunes sous-marines représentent un risque pour les activités humaines, a fortiori avec l'intérêt croissant pour les énergies marines renouvelables, pour la navigation, ou l'industrie offshore. Bien que la connaissance des dunes représente un intérêt scientifique et opérationnel de premier ordre, les processus physiques conduisant leur évolution sont toujours mal compris. En outre, la prévision de leurs caractéristiques géométriques et de leur dynamique basée essentiellement sur des formules empiriques reste peu précise. Dans ce travail de thèse, un modèle numérique est d'abord utilisée pour modéliser les dunes soumises à un écoulement stationnaire. Les simulations reproduisent l'évolution d'un fond faiblement perturbé jusqu'à un champ de dunes en équilibre avec l'écoulement et apportent des connaissances approfondies sur les processus physiques mis en jeu. Ensuite, les résultats d'un ensemble de campagnes de mesures réalisées dans la passe sud du bassin d'Arcachon permettent d'étudier la dynamique des dunes tidales in situ et relier leur asymétrie et leur migration aux résiduels de transport sédimentaire. Enfin, l'application du modèle numérique avec les conditions de forçages extraites des campagnes de mesures permet de reproduire la dynamique des dunes tidales ainsi que la génération de rides d'un ordre de grandeur comparable aux rides surimposées observées in situ. Ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes en vue du développement d'un modèle opérationnel de prévision de la dynamique des dunes tidales.
(11/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Rôle des conditions océaniques et des ice-shelves en périphérie des calottes européennes lors des événements climatiques abrupts de la dernière période glaciaire
La dernière période glaciaire a été ponctuée d’évènements climatiques abrupts connus sous le nom d’évènements d’Heinrich et évènements de Dansgaard-Oeschger. Cette variabilité millénaire a fait l’objet de nombreuses études, mais plusieurs incertitudes demeurent. Ce travail de doctorat vise à étendre et compléter les connaissances existantes sur cette variabilité climatique rapide en ciblant l’étude des variations hydrographiques telles qu’enregistrées au sein de deux archives sédimentaires prélevées au niveau des îles Féroé. Nos principaux résultats, basés sur une approche intégrée multiproxies, mettent en évidence un schéma atypique en Mer de Norvège, où les épisodes froids (stadiaires, évènements d’Heinrich inclus) sont marqués par des températures océaniques de surface relativement élevées (notamment en été) et un couvert de glace de mer réduit à quelques mois par an, et inversement pour les périodes chaudes (interstadiaires) qui enregistrent des conditions océaniques de surface froides et une expansion du couvert de glace de mer. Le caractère atypique des stadiaires paraît lié à une advection accrue d’eaux chaudes atlantiques dans les Mers Nordiques, couplée à un réchauffement de subsurface généralisé au bassin subpolaire Nord-Atlantique et ses mers bordières. Ces deux processus semblent jouer un rôle majeur dans la déstabilisation des ice-shelves et glaciers boréaux, et in fine dans leur effondrement final et les débâcles d’icebergs qui en résultent. Nos travaux nous permettent également de dégager les principaux mécanismes à l’origine des changements de circulation océanique en Atlantique Nord et des variations de température atmosphérique associées. Sur la base de l’ensemble de nos résultats et de ceux émanant de précédentes études, nous proposons ainsi un nouveau scénario de fonctionnement couplé océan-glace-atmosphère permettant d’expliquer les évènements climatiques abrupts de la dernière période glaciaire.
(10/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Corrections atmosphériques pour capteurs à très haute résolution spatiale en zone littorale
La zone littorale concentre des enjeux socio-économiques et environnementaux majeurs. Pour comprendre la dynamique des systèmes associés et prévoir leurs évolutions, en particulier dans un contexte de forte pression anthropique et de changement climatique, il est nécessaire de s’appuyer sur des systèmes d’observation pérennes fournissant des données robustes. Par son emprise spatiale, la télédétection de la couleur de l’eau a démontré ces dernières années son fort potentiel pour l’observation du littoral et tend à devenir une composante centrale des systèmes d’observation. Néanmoins, les capteurs à très haute résolution spatiale (noté par la suite THRS), adaptés à l’observation petite échelle des processus physiques et bio-géochimiques qui caractérisent la dynamique de la zone littorale, présentent encore de fortes limitations nécessitant des développements techniques et scientifiques importants. Dans le cadre de cette thèse, je vais m’intéresser au problème des corrections atmosphériques. Ces dernières représentent une étape clé du traitement du signal en télédétection de la couleur de l’eau. Elles permettent d’extraire du signal total mesuré par un radiomètre embarqué sur une plateforme spatiale, le signal marin. Ce signal, qui ne représente qu’environ 10% du signal total, est ensuite utilisé pour mesurer, à partir de modèles d’inversion, des paramètres physiques et bio-géochimiques caractérisant les systèmes aquatiques marins et continentaux. Or, les méthodes de corrections atmosphériques développées pour les missions standards en couleur de l’océan sont le plus souvent inadaptées ou inopérantes pour les capteurs THRS du fait de caractéristiques instrumentales moins poussées (faible résolution spectrales et faible rapport signal sur bruit). Mon travail a été d’abord de développer une méthode de corrections atmosphériques innovante basée sur la construction d’un modèle aérosol local, le modèle ISAC. Ce modèle aérosol est le résultat de l’étude des variations des propriétés optiques et microphysiques des aérosols sur Arcachon, basée sur 4 années de données AERONET. Cette méthode a par la suite été appliquée sur des images Landsat 8 et les résultats obtenus ont été évalués avec d’autres méthodes standards de corrections atmosphériques. Puis, une comparaison avec des données terrain a permis de valider et de montrer les bonnes performances de la méthode. Enfin, les images corrigées avec la méthode ISAC ont été utilisées afin d’évaluer les performances d’un modèle d’inversion permettant d’extraire la bathymétrie.
(01/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS