Thèse Modélisation des Paléoclimats de l'Amazonie et de leur Lien avec des Changements Planétaires 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 : Masa KAGEYAMA ORCID 0000000308225880 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 Le bassin amazonien et sa forêt jouent un rôle central dans les cycles globaux de l'eau et du carbone. Les changements du climat et d'utilisation des terres en Amazonie pourraient entraîner un processus de dépérissement auto-entretenu de la forêt tropicale, dont l'étendue et la biodiversité dépendent des précipitations. En effet, une diminution des précipitations amazoniennes est projetée par les modèles climatiques pour la fin du siècle, diminution qui pourrait être encore amplifiée par le ralentissement de la circulation profonde Atlantique. Le cadre de cette thèse est le projet franco-brésilien AMACLIM (https://www.lsce.ipsl.fr/anr-fapesp-amaclim/) dont l'objectif est de mieux décrire et comprendre l'évolution conjointe du climat et de la végétation amazoniens à l'aide d'enregistrements paléoclimatiques sur les derniers cycles glaciaires-interglaciaires et de modèles planétaires de climat.
Le projet AMACLIM vise à comprendre l'évolution conjointe du climat et de la végétation amazonienne via des enregistrements paléoclimatiques (derniers 50 000 ans) et des modèles climatiques planétaires. Les données existantes révèlent des variations hydroclimatiques passées, mais leurs causes restent floues : rôle des forçages (insolation, gaz à effet de serre), de la circulation atmosphérique (mousson, Zone de Convergence Intertropicale), de l'AMOC, ou encore des rétroactions de la végétation et des apports de poussières sahariennes.
Cette thèse vise à améliorer la compréhension des variations climatiques sur le bassin amazonien en se basant sur la modélisation de plusieurs épisodes paléoclimatiques contrastés. Plusieurs types de simulations seront conduits et analysés :
- Simulations réalistes pour des périodes clés (dernier interglaciaire, Dernier Maximum Glaciaire, MIS3, éventuellement MIS6), intégrant les forçages connus (insolation, GES, calottes glaciaires). Leur réalisme sera évalué grâce aux données paléoclimatiques.
- Simulations de sensibilité pour tester l'impact isolé de certains facteurs (phénologie de la végétation, changements de couverture végétale) sur les précipitations et la circulation atmosphérique.
- Étude des rétroactions des aérosols sahariens (en fin de thèse), notamment lors de variations abruptes de l'AMOC.
Au cours de cette thèse, l'étudiant.e acquerra des compétences recherchées en modélisation du climat et de son évolution, en analyse de simulations climatiques et aura contribué à accroitre les connaissances sur les facteurs de changement du climat et de la végétation dans le bassin amazonien, en lien avec des modifications majeures du bilan énergétique planétaires et des circulations atmosphériques et océaniques. Le bassin amazonien et sa forêt jouent un rôle central dans les cycles globaux de l'eau et du carbone. Les changements du climat et d'utilisation des terres en Amazonie pourraient entraîner un processus de dépérissement auto-entretenu de la forêt tropicale, dont l'étendue et la biodiversité dépendent des précipitations. En effet, une diminution des précipitations amazoniennes est projetée par les modèles climatiques pour la fin du siècle, diminution qui pourrait être encore amplifiée par le ralentissement de la circulation profonde Atlantique. Le cadre de cette thèse est le projet franco-brésilien AMACLIM (https://www.lsce.ipsl.fr/anr-fapesp-amaclim/) dont l'objectif est de mieux décrire et comprendre l'évolution conjointe du climat et de la végétation amazoniens à l'aide d'enregistrements paléoclimatiques sur les derniers cycles glaciaires-interglaciaires et de modèles planétaires de climat.
Les reconstructions paléoclimatiques permettent de décrire les changements hydroclimatiques naturels en Amazonie sous différents forçages. Les enregistrements existants mettent en évidence des variations passées de l'hydroclimat amazonien aux échelles de temps orbitales et millénaires sur les derniers 50 000 ans. De nombreuses questions demeurent, notamment sur les raisons de ces changements climatiques passés : impact des forçages du système climatique (insolation, variations de la composition de l'atmosphère en gaz à effet de serre), rôle de la circulation atmosphérique (Zone de Convergence Intertropicale, mousson Sud-Américaine), rôle des variations abruptes de la circulation méridienne de retournement Atlantique (en anglais AMOC pour « Atlantic Meridional Overturning Circulation). Le rôle de la rétroaction de la végétation sud-Américaine, et en particulier amazonienne, dans la dynamique du climat de cette région documentée à l'aide des enregistrements existants, reste également à déterminer. Celle-ci pourrait également être sensible à des modifications de l'apport des poussières en provenance du Sahara, lui-même modulé par les changements de circulation atmosphérique et les conditions de surface en Afrique de l'Ouest.
Obtenir une meilleure compréhension des changements passés du climat et de la végétation sur le bassin amazonien via la modélisation du climat et de la végétation et la comparaison des résultats du modèle aux reconstructions des climats et de la végétation sur cette région.
Les objectifs principaux sont :
- la réalisation de simulations climatiques réalistes pour les périodes clefs du projet AMACLIM avec le modèle de climat de l'IPSL;
- les comparaisons modèles-données pour le bassin amazonien et autour de ce bassin;
- la réalisation et les analyses de simulations de sensibilité pour isoler l'impact des forçages et rétroactions-clef dans les changements climatiques représentés par les simulations réalistes.
Cette s'appuie sur l'utilisation du modèle de climat de l'IPSL IPSLCM7, ou, à défaut, le modèle IPSLCM5A2.
Plusieurs types de simulations seront conduits et analysés :
- Des simulations les plus réalistes possibles pour le climat du dernier interglaciaire (il y a environ 127000 ans) et du Dernier Maximum Glaciaire (il y a environ 20000 ans), dans le cadre du projet PMIP (Paleoclimate Modelling Intercomparison Project - www.lsce.ipsl.fr - Kageyama et al. 2017), mais aussi d'épisodes de variations importantes de l'AMOC au cours du stade isotopique marin 3 (MIS3), suivant les travaux déjà réalisés par Ji-Woong Yang, co-encadrant de la thèse. Selon les avis de l'équipe AMACLIM, des simulations du climat de l'avant-dernier maximum glaciaire (MIS6) pourront aussi être envisagées. Ces simulations intègreront les forçages connus pour chacun de ces climats (insolation, teneur atmosphérique en gaz à effet de serre, présence de calottes glaciaires supplémentaires de l'hémisphère nord pour le Dernier Maximum Glaciaire), leur réalisme peut être évalué grâce aux enregistrements existants et nouvellement acquis au cours du projet AMACLIM. Une attention particulière sera portée sur la prise en compte de la variabilité climatique et des incertitudes des approches modèles et données pour ces comparaisons entre reconstructions climatiques et résultats de modèles.
- Des simulations de sensibilité, permettant de tester l'impact d'un seul forçage ou d'une rétroaction pour chacun des épisodes climatiques mentionnés ci-dessus. Seront en particulier examinés le rôle de la phénologie de la végétation, et celui de changements de couverts végétaux vis-à-vis des changements de précipitations et de circulation atmosphérique tropicale. La question sera d'examiner à quel point les changements de végétation amplifient ou non un changement de précipitation lié à un mécanisme grande échelle.
- La possibilité d'examiner la réponse et la rétroaction des aérosols, en particulier sahariens, pour ces différents climats et changements climatiques abrupts liés à des variations d'AMOC, reste ouverte pour la fin de la thèse.

- Master en météorologie, climatologie ou géosciences,
- Idéalement, expérience en analyse de gros jeux de données (par exemple avec le langage python),
- Appétence pour la recherche et les approches de modélisation,
- Aptitude à travailler en équipe, au LSCE, à l'IPSL, et au sein du projet AMACLIM,
- Aptitude pour la synthèse (veille bibliographie, résultats d'analyses) et le partage de résultats sous forme de présentation orale et écrite.