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Les modes de variabilité climatique en Arctique à la lumière des sédiments annuellement laminés.

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Lapointe, François (2018). Les modes de variabilité climatique en Arctique à la lumière des sédiments annuellement laminés. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 227 p.

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Résumé

Les connaissances sur les variations naturelles du climat en Arctique sont toujours très limitées, d’une part parce qu’il n’existe pas de registre de données météorologiques au-delà des années ~1950, et d’autre part en raison du nombre restreint de stations météorologiques sur ce vaste territoire. Ces deux réalités empêchent une compréhension adéquate du système climatique arctique. Toutefois, la tendance au réchauffement depuis les 30 dernières années est flagrante selon les données satellitaires de haute-résolution : il y a une nette réduction de la glace de mer et des surfaces enneigées. Ce déclin des surfaces à fort albédo influence grandement le bilan radiatif dans le Nord et par conséquent, le climat mondial. À ce titre, comprendre la variabilité naturelle qui influence ces paramètres environnementaux, c.-à-d. la glace de mer et les précipitations nivales, est crucial. Les sédiments annuellement laminés (varves) offrent l’opportunité de reconstituer les événements hydroclimatiques des régions de l’Arctique canadien. Lorsque la chronologie des varves remonte à des périodes lointaines (> 2000 ans), les analyses spectrales sur ces archives permettent de détecter des signaux, ou des cyclicités, qui peuvent être connus dans les données instrumentales. Dans cette optique, il est possible de retracer des oscillations climatiques à travers le temps et avoir un bon aperçu de leur évolution dans le passé. Les données du lac varvé de Cape Bounty East Lake mettent en évidence un lien jusqu’ici insoupçonné entre un des plus importants cycles climatiques connus, l’Oscillation Décennale du Pacifique (PDO), et les précipitations dans cette région de l’Ouest de l’Arctique canadien. Lors de la phase négative de la PDO, une diminution du couvert de glace de mer et une augmentation des précipitations dans la région sont observées. Ceci est lié à l’affaiblissement du régime de dépression des Aléoutiennes durant la phase négative de la PDO, alors que des vents soutenus soufflent du nord du Pacifique et balaient l’ouest du Haut-Arctique canadien, où l’étendue de la glace de mer est diminuée créant plus d’évaporation et de précipitations. L’enregistrement climatique de Cape Bounty suggère que ce lien a persisté depuis au moins 700 ans, et devrait donc continuer dans le futur, ce qui devrait avoir d’importantes répercussions lorsque la PDO reviendra en phase négative. Au même titre que les varves de Cape Bounty, celles provenant du lac South Sawtooth recèlent également des cyclicités connues et qui ont persisté durant les derniers 2900 ans. Nos données suggèrent que l’Oscillation Multidécennale de l’Atlantique (AMO), lors de sa phase négative, favorise les précipitations nivales sur notre site. La comparaison entre nos données et la variabilité solaire suggère aussi qu’il existe un lien entre une diminution de l’activité solaire et le climat régional. Puisque les sites de Cape Bounty et de Sawtooth sont influencés par les oscillations externes et internes, il est probable que le forçage solaire joue un rôle important dans la genèse des cycles naturels du climat, comme suggéré dans la littérature. Au lac South Sawtooth, les données montrent un déclin constant des valeurs entre 900 BCE à 1850 CE, une observation cohérente avec la progressive diminution de l’insolation solaire dans les hautes latitudes.

Abstract

Knowledge of the natural variations of climate in the Arctic is still very limited, partly because there is no record of meteorological data beyond the 1950s, and partly because of the limited number of meteorological stations on this vast territory. These two realities impede an adequate understanding of the Arctic climate system. However, the warming trend over the last 30 years is evident in high-resolution satellite data: there is a clear reduction in sea ice and snow surfaces. This decline in high albedo areas greatly affects the radiative balance in the North and consequently the global climate. As such, understanding the natural variability that influences these environmental parameters, i.e. sea ice and snowfall, is crucial. Annually laminated sediments (varves) provide an opportunity to reconstruct hydroclimatic events in the Canadian Arctic. When the chronology of varves goes back to distant periods (> 2000 years), the spectral analyses on these archives make it possible to detect signals, or cyclicities, which can be known in the instrumental data. From this perspective, it is possible to trace climatic oscillations over time and have a good overview of their evolution in the past. Data from the Cape Bounty East Lake reveal a previously unsuspected link between one of the largest known climatic cycles, the Pacific Decadal Oscillation (PDO), and precipitation in this western region of the Canadian Arctic. In the negative phase of the PDO, a decrease in sea ice cover and an increase in precipitation in the region are observed. This is related to the weakening of the Aleutian Low during the negative phase of the PDO, while sustained winds blow from the northern Pacific and sweep west the Western Canadian High Arctic creating more evaporation and precipitation in response to reduced sea ice extent. The Cape Bounty climate record suggests that this link has persisted for at least 700 years, and is therefore expected to continue into the future, which should have significant repercussions when the PDO returns to the negative phase. As well as the Cape Bounty varves, those from South Sawtooth Lake also contain known cycliclities that have persisted in the past 2900 years. Our data suggest that the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), during its negative phase, favors northern precipitation on our site. The comparison of our data with solar variability also suggests that there is a link between a decrease in solar activity and the regional climate. Since the Cape Bounty and Sawtooth sites are influenced by external and internal oscillations, solar forcing is likely to play an important role in the genesis of these natural climate cycles, as suggested in the literature. At South Sawtooth Lake, data show a steady decline in values between 900 BCE and 1850 CE, consistent with the gradual decline in insolation at high latitudes.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Francus, Pierre
Co-directeurs de mémoire/thèse: St-Onge, Guillaume
Mots-clés libres: changements climatiques; Arctique; sédiments annuellement laminés; varves; Cape Bounty East Lake; Sawtooth Lake; Oscillation Décennale du Pacifique (PDO); Oscillation Multidécennale de l’Atlantique (AMO);
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 22 oct. 2018 13:32
Dernière modification: 22 oct. 2018 13:32
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7592

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