Thèse la Calotte Polaire du Groenland Lors des Périodes Chaudes du Passé et du Futur H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes École doctorale : Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France Laboratoire de recherche : Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - DRF Direction de la thèse : Philippe BOUSQUET Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59 La perte de masse des calottes polaires contrôle la remontée du niveau des mers dans le futur. Les modèles numériques utilisés pour estimer cette contribution montrent une très grande diversité de résultats, de l'ordre de la dizaine de centimètres à plusieurs mètres (Payne et al., 2021), signe d'une incertitude encore très forte. L'une des raisons vient du fait que certains processus glaciaires, comme les processus sous-glaciaires ou les interactions avec le reste du système climatique, sont encore mal compris. Aussi, les calottes polaires répondent aux variations climatiques sur une fenêtre temporelle très large (des variations saisonnières aux variations multi-millénaires), ce qui les rend difficiles à modéliser.

Si les observations satellitaires couvrent une fenêtre temporelle limitée, il existe dans les enregistrements paléoclimatiques des périodes pour lesquelles les calottes polaires ont subis des variations importantes pouvant nous renseigner sur leur résilience ou leur vulnérabilité au réchauffement. Au cours de cette thèse, nous travaillerons en particulier à l'étude des périodes chaudes du passé, dites interglaciaires, aux alentours de 127 000 ans (MIS5) et de 400 000 ans (MIS11). La première période, MIS5, est marquée par une insolation estivale particulièrement forte aux hautes latitudes et l'on pense que le Groenland a perdu l'équivalent de 2 m de niveau marin (NEEM-members, 2013). A l'inverse, la période de MIS11 ne présente pas d'anomalie notable dans son climat exceptée son exceptionnelle durée (deux fois plus longs que les autres interglaciaires). Il est probable que le Groenland ait très largement déglacé pendant MIS11, notamment dans sa partie centrale, couverte aujourd'hui par plus de 3000 mètres de glace (Schaefer et al., 2016). Comprendre ces différences de perte de masse nous renseignerait sur le rythme et l'amplitude de la déglaciation en cours.

Pour ce travail, nous utiliserons le modèle de calotte polaire GRISLI (Quiquet et al., 2018), développé au LSCE. Modèle versatile, il est utilisé à la fois pour des reconstructions paléos (van Aalderen et al., 2024), des projections futur (Payne et al., 2021) et des applications extra-terrestres (Schmidt et al., 2025). Des améliorations notables ont été réalisées très récemment, en particulier des représentations plus physiques des interfaces avec l'océan (Menthon et al., 2025) et avec l'atmosphère (Hoang et al., 2025). Au cours de cette thèse, nous utiliserons les dernières fonctionnalités disponibles sur le modèle pour contraindre la dynamique de la calotte du Groenland depuis les périodes chaudes du passé aux périodes chaudes du futur.

L'une des innovations méthodologiques que nous allons explorer dans ce travail est d'utiliser les nouvelles données de stratigraphie de la calotte du Groenland. De récentes compilations d'échos radars ont en effet permis d'avoir une image en 3D de la succession des couches de glace qui composent la calotte (MacGregor et al., 2025). A l'image d'une carotte de glace qui fournit une indication de l'âge de la glace suivant la profondeur, nous avons maintenant cette même information pour des couches d'âge égal (isochrones, cf. https://svs.gsfc.nasa.gov/4249). Ces isochrones sont le résultat de la combinaison des variations climatiques passées et de la dynamique glaciaire. Ces données sont encore très peu utilisées alors qu'elles représentent une contrainte très forte pour le modèle.

L'objectif de cette thèse est de revisiter les évolutions passées de la calotte polaire du Groenland en confrontant les résultats du modèle aux archives climatiques et glaciaires. Ce travail permettra de caractériser d'éventuels points de bascule, afin d'anticiper le devenir de la calotte suivant différents scénarios de réchauffement pour les prochains siècles. Le modèle de glace utilisé au cours de cette thèse (GRISLI) est développé au sein de l'équipe CLIM. GRISLI est couplé au modèle de climat de complexité intermédiaire iLOVECLIM et un projet structurant à l'échelle nationale (TRACCS-ISClim, 2023-2030) a pour objectif de le coupler également au modèle de circulation générale de l'IPSL (IPSL-CM). Des simulations couplées climat - calottes polaires sont envisageables avec iLOVECLIM et/ou IPSL-CM.

A l'échelle internationale, ce projet s'inscrit en prolongement d'une collaboration avec l'Université de Bergen sur la modélisation de la stratigraphie du Groenland. Des interactions avec les membres de cette équipe (Andreas Born) sont prévues. Au cours de ce projet, il s'agira également de s'investir dans l'exercice international sur les projections du niveau marin dans le futur (ISMIP7). Nous chercherons tout d'abord à contraindre la dynamique de la calotte du Groenland au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire en utilisant les données de stratigraphie. La dernière période glaciaire est marquée par une variabilité rapide du climat, avec des réchauffements de plus de 10°C en quelques décennies, et il s'agira de chercher à comprendre comment ces événements ont pu moduler la dynamique glaciaire.

Ensuite, nous étudierons les périodes chaudes plus anciennes, comme les interglaciaires MIS5 et MIS11. Les contraintes paléos permettront de quantifier la sensibilité de la calotte du Groenland aux scénarios de réchauffement passé.

Enfin, nous réaliserons des simulations futur avec ce modèle permettant de reproduire les observations du passé. Nous utiliserons la dernière version du modèle GRISLI, qui inclut dorénavant un modèle de neige rapide basé sur la physique et un modèle de stratigraphie - aspects cruciaux pour le projet. Pour quantifier les incertitudes, nous profiterons du fait que le modèle est peu coûteux en temps de calcul pour utiliser autant que possible des grands ensembles (échantillonnage par hyper-cube latin et/ou méthode d'history matching). Suivant le profil de la personne retenue, des développements numériques pour l'amélioration de certains processus (hydrologie sous-glaciaire, descente d'échelle atmosphérique, dynamique des glaciers émissaires, etc.) peuvent être envisagés.

Une expérience en modélisation numérique et/ou analyse de données serait souhaitable. Master ou équivalent dans un domaine lié aux géosciences. Un bon niveau en anglais (B1 minimum) est indispensable.