Thèse Evolution de la Concentration en Co2 Atmosphérique en Période de Réchauffement Rôle des Sédiments Marins H/F - Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes

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 : Masa KAGEYAMA
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

La concentration en CO2 atmosphérique joue un rôle crucial dans le système climatique car c'est l'un des principaux gaz à effet de serre. Elle dépend des échanges de carbone avec l'océan et la biosphère terrestre, mais aussi avec les sédiments au fond des océans, qui régulent le CO2 atmosphérique sur des périodes de plusieurs milliers d'années.
Dans le futur, contexte où le climat va se réchauffer, l'évolution à long terme du CO2 dans l'atmosphère est mal connue. Il est difficile à ce jour de savoir combien de temps le CO2 émis va rester dans l'atmosphère. Les sédiments océaniques auront un rôle de régulateur, permettant de neutraliser une partie du CO2 émis par les activités humaines à l'horizon de plusieurs milliers d'années, mais les modèles utilisés pour quantifier ces changements étaient jusqu'à présent souvent très simples, avec en particulier l'absence de discrétisation géographique.
Dans le passé, les échanges de carbone entre l'océan et les sédiments ont très probablement influencé l'augmentation du CO2 atmosphérique lors du dernier épisode de réchauffement massif qu'a connu la Terre: la dernière déglaciation. Pendant cette transition, le climat passe d'un état glaciaire globalement environ 5°C plus froid il y a 21 000 ans qu'actuellement, à un climat plus chaud au début de notre interglaciaire il y a environ 9 000 ans. Ce réchauffement est lié à une augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique d'environ 90-100 ppm. Si des changements de circulation océanique et de productivité de la biosphère marine expliquent sans doute une partie de l'augmentation de CO2, il est très probable que les sédiments interviennent également.
Grâce aux récents développements effectués au LSCE en collaboration avec l'Université de Liège (Belgique), nous disposons maintenant d'un modèle de climat rapide, adapté à des simulations de plusieurs milliers d'années, incluant un modèle de circulation océanique tri-dimensionnel, et couplé à un modèle de sédiments océaniques. Cette thèse propose d'utiliser ce modèle afin de comprendre et de quantifier le rôle des sédiments lors de la dernière déglaciation, puis d'évaluer l'évolution du CO2 dans le futur à l'échelle d'une dizaine de milliers d'années.
Le modèle qui sera utilisé est le modèle iLOVECLIM, un modèle de climat de complexité intermédiaire, qui a été récemment couplé à un modèle de sédiments appelé MEDUSA. Le modèle iLOVECLIM est particulièrement bien adapté aux longues simulations de plusieurs milliers d'années car il est rapide (environ 700 ans simulés par jour) tout en incluant les composantes nécessaires du système climatique: atmosphère, océan, biosphère terrestre, et depuis peu les sédiments. Le modèle simule directement les isotopes du carbone, qui peuvent ainsi être directement comparés aux données. Les isotopes du carbone sont un traceur majeur du cycle du carbone et la comparaison modèle-données est cruciale pour vérifier et comprendre les mécanismes responsables des changements du cycle du carbone.
Lors de la thèse, nous commencerons par étudier les changements du cycle du carbone et le rôle des sédiments lors de la dernière Déglaciation. Plusieurs simulations seront réalisées pour étudier la réponse des sédiments avec d'autres mécanismes pouvant modifier le cycle du carbone, tels que des changements de plongée des eaux denses dans l'océan Austral, des flux d'eau douce venant de la fonte des calottes de glace, et le développement des coraux en réponse au changement de niveau marin. L'analyse de ces simulations se concentrera sur la réponse des sédiments et les changements du cycle du carbone en comparaison aux données existantes. Les simulations permettront d'évaluer l'évolution de la fraction de CO2 restant dans l'atmosphère au cours du temps, et en particulier le rôle des sédiments sur des périodes longues de plusieurs milliers d'années.

ans le futur, contexte où le climat va se réchauffer, l'évolution à long terme du CO2 dans l'atmosphère est mal connue. Il est difficile à ce jour de savoir combien de temps le CO2 émis va rester dans l'atmosphère. Les sédiments océaniques auront un rôle de régulateur, permettant de neutraliser une partie du CO2 émis par les activités humaines à l'horizon de plusieurs milliers d'années, mais les modèles utilisés pour quantifier ces changements étaient jusqu'à présent souvent très simples, avec en particulier l'absence de discrétisation géographique.

Mieux comprendre la réponse du cycle du carbone long terme à l'injection anthropique de CO2

Simulation numérique

Master dans un domaine géoscientifique. Une compétence numérique ou une appétence pour le numérique est essentielle.