Applications de l’Unité de géochimie des glaces polaires
Les enregistrements de nucléides cosmogéniques du 10Be et de 36Cl dans les archives glaciaires fournissent des informations sur :
La variabilité de l’activité solaire
au cours des derniers millénaires à très haute résolution à partir de carottes de glace de l’Antarctique (Baroni et al. 2011, 2019). Les enregistrements de 10Be peuvent être comparés avec les données de 14C des cernes d’arbres (Bard et al. 1997, Delaygue & Bard 2011). En parallèle, des travaux de modélisation sont conduits pour reconstituer le forçage solaire passé (Bard et al. 2000, Delaygue & Bard 2011, Schmidt et al. 2011, 2012, Jungclaus et al., 2017, Wu et al., 2018). Nos reconstitutions du forçage solaire ont servi pour la comparaison des modèles climatiques (CMIP et PMIP) dont les simulations ont été compilées dans les rapports du GIEC (IPCC AR4, 5 et 6).
Le forçage volcanique
grâce à l’identification de pics de concentration de 10Be synchrones avec des pics de sulfate qui apparaissent lorsque les gaz émis par un volcan atteignent la stratosphère c’est-à-dire une altitude supérieure à 10km environ (Baroni et al. 2011, 2019). Ces éruptions volcaniques stratosphériques peuvent avoir un impact climatique important contrairement aux éruptions troposphériques de plus basse altitude.
Les variations du champ magnétique terrestre
et plus particulièrement les excursions géomagnétiques enregistrées dans le forage de Dôme Talos telle que l’excursion de Laschamp qui s’est produite il y a 41 000 ans environ. Ces données sont ensuite comparées avec les enregistrements marins de 10Be et d’intensité géomagnétique. Il s’agit également d’un outil très utilisé pour dater les archives glaciaires.
L’âge de la glace
glace qui peut être déduit du rapport isotopique 36Cl/10Be grâce au principe de la décroissance radioactive. Cet outil de datation sera utilisé dans le cadre de l’ANR ToBE et du projet européen H2020 Beyond EPICA-Oldest Ice qui vise à obtenir la glace la plus vieille au monde, de plus d’un million d’années, qui est actuellement en train d’être forée à quelques dizaines de km de la station de Dôme C – Concordia, en Antarctique.
L’empreinte anthropique
laissée par les essais nucléaires des années 1950 à 1970 dans le signal de 36Cl (Pivot et al., 2019). Ces événements sont très facilement identifiables parce qu’ils surpassent sans ambiguïté le signal naturel de 36Cl, ils peuvent être utilisés pour dater mais ils permettent également de mieux comprendre les modes de transport et de dépôt depuis l’atmosphère vers les calottes de glace.
Stations d'Antartique
Les échantillons de neige et de glace étudiés au CEREGE proviennent exclusivement d’Antarctique et plus particulièrement des stations suivantes :
- Dôme Talos : (72°S47’S, 159°5’°E, altitude 2316 m, température annuelle -41ºC), base italienne située du côté ouest de la mer de Ross à l’Est du Haut Plateau Antarctique. Dans le cadre du programme de forage européen TALDICE, une carotte de glace de 1620 m couvrant 200 000 ans approximativement, a été prélevée (Stenni et al. 2011).
- Dôme C (75°S, 123°E, altitude 3240 m, température annuelle -54.5ºC), base franco-italienne située sur le Haut Plateau Antarctique. Le projet VOLSOL financé par l’ANR de 2009 à 2014 (ANR-09-BLAN-0003-01), a permis forer 6 carottes de glace de 100 m dont une est entièrement au CEREGE. Ce forage couvre un peu plus de 2000 ans.
- Divers sites tels que Vostok, S2, Aurora Basin North pour des collectes de puits de neige de 2 à 6 m de profondeur et couvrant les dernières décennies (projet VANISH–ANR-07-VULN-013 et le projet européen ERC Combiniso).
Références de l’unité de géochimie des glaces polaires
2020
Servettaz APM, Orsi AJ, Curran MAJ, Moy AD, Landais A, Agosta C, Winton VHL, Touzeau A, McConnell JR, Werner M, Baroni M. Snowfall and Water Stable Isotope Variability in East Antarctica Controlled by Warm Synoptic Events. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 125 (17), e2020JD032863, DOI: 10.1029/2020JD032863 (2020).
2019
Pivot S, Baroni M, Bard E, Giraud X, ASTER Team A comparison of 36Cl nuclear bomb inputs deposited in snow from Vostok and Talos Dome, Antarctica, using the 36Cl/Cl‐ ratio. Journal of Geophysical Research 124 (20), 10973-10988, DOI: 10.1029/2018JD030200 (2019).
Baroni M, Bard E, Jean‐Robert Petit JR, Viseur S, ASTER Team, Persistent draining of the stratospheric 10Be reservoir after the Samalas volcanic eruption (1257 CE). Journal of Geophysical Research 124 (13), 7082-7097, DOI: 10.1029/2018JD029823 (2019).
Keddadouche K, Braucher R, Bourlès DL, Baroni M, Guillou V, Léanni L, Aumaître G. Design and performance of an automated chemical extraction bench for the preparation of 10Be and 26Al targets to be analyzed by accelerator mass spectrometry. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: 456, 230-235, DOI: 10.1016/j.nimb.2019.04.002 (2019).
O’Hare P, Mekhaldi F, Adolphi F, Raisbeck G, Aldahan A, Anderberg E, Beer J, Christl M, Fahrni S, Synal H-A, Park J, Possnert G, Southon J, Bard E, ASTER Team, Muscheler R. Multiradionuclide evidence for an extreme solar proton event around 2610 BP (≈ 660 BC). Proceedings of the National Academy of Sciences 116, 5961–5966, + 5 p. suppl., DOI: 10.1073/pnas.1815725116 (2019).
Delmonte B, Winton H, Baroni M, Baccolo G, Hansson M, Andersson P, Baroni C, Salvatore MC, Lanci L, Maggi V. Holocene dust in East Antarctica: Provenance and variability in time and space. The Holocene 30 (4), DOI: 10.1177/0959683619875188 (2019).
2018
Wu CJ, Usoskin IG, Krivova N, Kovaltsov GA, Baroni M, Bard E, Solanki SK. Solar activity over nine millennia: A consistent multi-proxy reconstruction. Astronomy & Astrophysics 615, A93, 1-13, DOI: 10.1051/0004-6361/201731892 (2018).
Braucher R, Keddadouche K, Aumaître G, Bourlès DL, Arnold M, Pivot S, Baroni M, Scharf A, Rugel G, Bard E. Chlorine measurements at the 5MV French AMS national facility ASTER: Associated external uncertainties and comparability with the 6MV DREAMS facility. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 420, 40-45, DOI: 10.1016/j.nimb.2018.01.025 (2018).
2017
Jungclaus JH, Bard E, Baroni M, Braconnot P, Cao J, Chini LP, Egorova T, Evans M, González-Rouco JF, Goosse H, Hurtt GC, Joos F, Kaplan JO, Khodri M, Klein Goldewijk K, Krivova N, LeGrande AN, Lorenz SJ, Luterbacher J, Man W, Maycock AC, Meinshausen M, Moberg A, Muscheler M, Nehrbass-Ahles C, Otto-Bliesner BI, Phipps SJ, Pongratz J, Rozanov E, Schmidt GA, Schmidt H, Schmutz W, Schurer A, Shapiro AI, Sigl M, Smerdon JE, Solanki SK, Timmreck C, Toohey M, Usoskin IG, Wagner S, Wu CJ, Yeo KL, Zanchettin D, Zhang Q, Zorita E. The PMIP4 contribution to CMIP6 – Part 3: The Last Millennium, Scientific Objective and Experimental Design for the PMIP4 past1000 simulations. Geoscientific Model Development 10 (11), 4005-4033, DOI: 10.5194/gmd-10-4005-2017 (2017).
2016
Touzeau A, Landais A, Stenni B, Uemera R, Fukui K, Guilbaud S, Ekaykin A, Casado M, Barkan E, Luz B, Magand O, Teste G, Le Meur E, Baroni M, Savarino J, Bourgeois I, Risi C. Acquisition of isotopic composition for surface snow in East Antarctica and the links to climatic parameters, The Cryosphere 10, 837-852, DOI: 10.5194/tc-10-837-2016 (2016).
2015
Delaygue G, Bekki S, Bard E, Modelling the stratospheric budget of beryllium isotopes. Tellus B 67, 28582, 1-16, DOI: 10.3402/tellusb.v67.28582 (2015).
Cauquoin A, Landais A, Raisbeck GM, Jouzel J, Bazin L, Kageyama M, Peterschmitt JY, Werner M, Bard E, ASTER Team. Comparing past accumulation rate reconstructions in East Antarctic ice cores using 10Be, water isotopes and CMIP5-PMIP3 models. Climate of the Past 11, 355-367, DOI: 10.5194/cp-11-355-2015 (2015).
2014
Cauquoin A, Raisbeck GM, Jouzel J, Bard E, ASTER Team. No evidence for planetary influence on solar activity 330 ka ago. Astronomy & Astrophysics 561, A132, 1-5, DOI: 10.1051/0004-6361/201322879, (2014).
2013
Winkler R, Landais A, Risi C, Baroni M, Ekaykin A, Jouzel J, Petit JR, Prie F, Minster B, Falourd S. Interannual variation of water isotopologues at Vostok indicates a contribution from stratospheric water vapor. Proceedings of the National Academy of Sciences 110, 17674–17679, DOI: 10.1073/pnas.1215209110, (2013).
2012
Schmidt GA, Jungclaus JH, Ammann CM, Bard E, Braconnot P, Crowley TJ, Delaygue G, Joos F, Krivova NA, Muscheler R, Otto-Bliesner BL, Pongratz J, Shindell DT, Solanki SK, Steinhilber F, Vieira LEA. Climate forcing reconstructions for use in PMIP simulations of the Last Millennium (v1.1). Geoscientific Model Development 5, 185-191, DOI: 10.5194/gmd-5-185-2012, (2012).
2011
Baroni M, Bard E, Petit JR, Magand O, Bourlès D. Volcanic, solar activity, and atmospheric circulation influences on cosmogenic 10Be fallout at Vostok and Concordia (Antarctica) over the last 60 years. Geochimica et Cosmochimica Acta 71, 7132-7145, DOI: 10.1016/j.gca.2011.09.002, (2011).
Schmidt GA, Jungclaus JH, Ammann CM, Bard E, Braconnot P, Crowley TJ, Delaygue G, Joos F, Krivova NA, Muscheler R, Otto-Bliesner BL, Pongratz J, Shindell DT, Solanki SK, Steinhilber F, Vieira LEA. Climate forcing reconstructions for use in PMIP simulations of the Last Millennium (v1.0). Geoscientific Model Development 4, 33-45, DOI: 10.5194/gmd-4-33-2011, (2011).
Stenni B, Buiron D, Frezzotti M, Albani S, Barbante C, Bard E, Barnola JM, Baroni M, Baumgartner M, Bonazza M, Capron E, Castellano E, Chappellaz J, Delmonte B, Falourd S, Genoni L, Iacumin P, Jouzel J, Kipfstuhl S, Landais A, Lemieux-Dudon B, Maggi V, Masson-Delmotte V, Mazzola C, Minster B, Montagnat M, Mulvaney R, Narcisi B, Oerter H, Parrenin F, Petit JR, Ritz C, Scarchilli C, Schilt A, Schüpbach S, Schwander J, Selmo E, Severi M, Stocker TF, Udisti U. Unified Antarctic and Greenland climate seesaw during the last deglaciation. Nature Geoscience 4, 46-49 + 32 p. suppl., DOI: 10.1038/NGEO1026, (2011).
Delaygue G, Bard E. An Antarctic view of beryllium-10 and solar activity for the past millennium. Climate Dynamics 36, 2201-2218, DOI:10.1007/s00382-010-0795-1, (2011).
2009
Usoskin IG, Horiuchi K, Solanki S, Kovaltsov GA, Bard E. On the common solar signal in different cosmogenic isotope data sets. Journal of Geophysical Research 114, 1-14, DOI:10.1029/2008JA013888, (2009).
2007
Bard E, Raisbeck G, Yiou F, Jouzel J. Comment on « Solar activity during the last 1000 yr inferred from radionuclide records » by Muscheler et al. (2007). Quaternary Science Reviews 26, 2301-2308, (2007).
2006
Bard E, Frank M. Climate change and solar variability: what’s new under the Sun. Earth and Planetary Science Letters 248, 1-14, (2006).
2000
Bard E, Raisbeck G, Yiou F, Jouzel J Solar irradiance during the last 1200 yr based on cosmogenic nuclides. Tellus B 52, 985-992, (2000).
1997
Bard E. Nuclide production by cosmic rays during the Last Ice Age. Science 277, 532-533, (1997).
Bard E, Raisbeck G, Yiou F, Jouzel J Solar modulation of cosmogenic nuclide production over the last millennium: comparison between 14C and 10Be records. Earth and Planetary Science Letters 150, 453-462, (1997).
1992
Raisbeck GM, Yiou F, Jouzel J, Petit JR, Barkov NI, Bard E. 10Be deposition at Vostok, Antarctica, during the last 50,000 years and its relationship to possible cosmogenic production variations during this period. In Bard E & Broecker WS eds: The Last Deglaciation: Absolute and Radiocarbon Chronologies, NATO ASI series, I vol 2. Springer Verlag, 127-140, (1992).