Un nouveau forage profond dans les glaces du Groenland : le projet NEEM Valérie Masson-Delmotte Laboratoire des Sciences du Climat et de l Environnement (CEA-CNRS-UVSQ-IPSL), Gif-sur-Yvette
Groenland: passé, présent, futur Le changement climatique en cours Les forages profonds : instabilités rapides du climat A la recherche du dernier interglaciaire : le projet NEEM
NASA/GISS Changement de température 1958-2008
«Télé-connections» à l échelle interannuelle Hiver : Oscillation Nord Atlantique Eté : anticyclone Groenland-Islande Vinther PhD
Changement de température au Groenland Groenland, observations Arctique, obs + simulations Box et al, J. Clim., in press; Gillett et al, Nature Geosciences, 2008
L inlandsis du Groenland Surface (10 6 km 2 ) Volume (10 6 km 3 ) Equiv. niveau mers (m) Calottes (total) 14.0 27.6 63.90 Groenland 1.7 2.9 7.30 Antarctique 12.3 24.7 56.60 Ice shelves 1.5 0.7 0 Steffen et al, comm. pers; IPCC AR4, 2007
L inlandsis du Groenland Bilan de masse : - accumulation - ablation : fonte et écoulement UNEP Global Outlook on Snow and Ice 2007; Pfeffer et al Science 2008 Contribution max : 2 m / siècle
Forages profonds o NEEM o NorthGRIP 2004-3085 m o Summit 1992-3029 m International Partnership for Ice Core Science
Le forage NorthGRIP : 123 000 ans d histoire du climat Amplitude T increase ( C) 75 N summer insolation(w.m²) 20 15 10 5 0 480 460 440 420 400 380 5 0-10 -20-30 0-40 -80 Greenland T ( C) Sea level (m) Dansgaard-Oeschger : stadial + interstadial Amplitude : 8 à 16±3 C dès l entrée en glaciation Grande échelle : - Signature en poussières (désert de Gobi) - Signature en méthane (zones humides) Pas de lien entre volume de glace, contexte orbital, et amplitude Importance flux eau douce calottes HN + océan -120 120x10 3 80 60 40 20 0-20 age (years BP) Severinghaus et al, 2001; NGRIP comm., 2004; Waelbroeck et al, 2003; Landais et al, 2005a and b; Masson-Delmotte et al, 2005, 2006
Instabilités rapides du climat : Groenland Bascule de l excès en deutérium sur 1 à 3 ans! Steffenson et al, Science, 2008
Instabilités rapides du climat : bascule nord-sud Contre-partie «Antarctic Isotopic Maxima» de chaque évènement de Dansgaard-Oeschger Amplitude antarctique : 2 C, inertie thermique océan austral + signature en méthane Severinghaus et al, 2001; NGRIP comm., 2004; Waelbroeck et al, 2003; Landais et al, 2005a and b; Masson-Delmotte et al, 2005, 2006
CH4 (ppbv) Temperature DC ( C) NH June insol (W/m²) 800 600 400-52 -56-60 -64 60 40 20 0-20 800 000 ans de climat à Dôme C (Antarctique) 800x10 3 600 400 200 0-200 360 320 280 240 200 0 40 80 120 160 CO2 (ppmv) Sea level (m) Contre-partie antarctique des instabilités rapides : caractéristique des glaciations Age (ky BP) Jouzel et al Science 2007; Loulergue et al Nature 2008; Luethi et al Nature 2008
Comparaison entre Terminaison I et Terminaison II D AXR1a AXR1b AXR2-360 -380-400 -420-440 -48-52 -56 O D -360-380 -400-420 -440-48 -52-56 O deuterium excess 10 8 6 4 280 700 600 500 400 methane deuterium excess 10 8 6 4 280 700 600 500 400 methane CO 2 240 300 CO 2 240 300 precession 200-20 0 20 40x10-3 0 10 20 Age (ky BP) 25 24 23 22 30 obliquity precession 200-20 0 20 40x10-3 110 120 130 Age (ky BP) 25 24 23 22 140 obliquity Masson-Delmotte et al in prep.
Importance de la dernière période interglaciaire Projet NEEM : obtenir un enregistrement de 140 000 ans au Groenland - Caractériser l évolution du climat et de la composition atmosphérique IPCC 2007; De Vernal et al, Science 2008
Modélisation climat MIS5e Anomalies cycle saisonnier température Lien étroit max ensol / max température simulated Greenland temperature change ( C) 6 4 2 0-2 -4 0 CCSM 130 ka : +0.5 C (ann. mean), +1 C (precip. weighted ann. mean) IPSL 126 ka : +2.7 C (ann. mean), +5.2 C (precip. weighted ann. mean) MPI-UW ESM 128-126 ka : +3.0 C (ann. mean), +3.5 C (precip. weighted ann. mean) ECHAM5-MPIOM 126 ka : +0.8 C (ann. mean), +1.4 C (precip.weighted ann. mean) 2 4 6 Month 8 10 12 Greenland max T ( C) -5-7 y = 0.08x - 51.97 R 2 = 0.99-9 -11-13 -15-17 440 460 480 500 520 540 560 TOA max insolation (W/m²) Données : décalage de 3 ka entre max ensoleillement et température Réponse modèles semble sous-estimée Impact important de la fonte du Groenland sur la réponse du climat avec contre-partie antarctique (mais trop faible, 0,5 C) P. Braconnot, LSCE (comm. pers.)
Climat futur : irréversibilités à long terme? Effet de la fonte du Groenland sur la circulation océanique et le climat Doublement de la concentration atmosphérique en CO 2, pendant 500 ans Sans fonte du Groenland Global : +3.4 C Avec fonte du Groenland Global : +3.1 C Swingedouw et al, 2007
Le projet NEEM http://neem.ku.dk/
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Premiers résultats 18 O ( ) -24 Variabilité composition isotopique neige Densification du névé 18O (per mille) -26-28 -30-32 -34-36 Depth (m) 0 10 20 30 40 50 60-38 70-40 1750 1800 1850 1900 1950 2000 Année Année 80 300 400 500 600 700 800 900 Density(kg/m3) http://neem.ku.dk/
Conclusions et perspectives Carottes de glace, archives exceptionnelles de la composition atmosphérique et du climat Défis : - Caractériser et comprendre tout le spectre de variabilité polaire - Caractériser la variabilité au cours du dernier interglaciaire - Aller au-delà d un million d années en Antarctique («oldest ice») Données critiques pour tester le réalisme des modèles de climat et d écoulement de la glace Les résultats disponibles à ce jour suggèrent que les modèles actuels sous-estiment l ampleur et la vitesse des changements passés.
Côté Groenland Winter (NAO signal) Summer (Greenland T) Vinther PhD
Vinther PhD, Andersen et al JGR 2006