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Isotopes de l'eau et mousson africaine : le travail de Guillaume Tremoy

Dossier - L'analyse isotopique de l'eau, une clé pour comprendre le climat
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L’analyse isotopique de l’eau marque une étape cruciale dans l’histoire de l’étude du climat. Grâce à elle, en s’appuyant sur des carottages réalisés dans les calottes glaciaires, les Hommes ont pu réaliser un formidable voyage dans le temps en reconstituant les climats du passé. Cet incroyable outil permet aussi de mieux étudier les phénomènes météorologiques actuels tels que la mousson.

  
DossiersL'analyse isotopique de l'eau, une clé pour comprendre le climat
 

En 2009, Guillaume Tremoy, qui fut ensuite un des lauréats du Prix Le Monde de la recherche universitaire pour l'année 2013, est accueilli dans une équipe rompue à l'utilisation des isotopes de l'eau en climatologie et paléoclimatologie, et familière avec les différents aspects de leur modélisation. Françoise Vimeux l'oriente vers un travail de recherche dédié à l'application de l'approche isotopique à l'étude des processus atmosphériques en Afrique de l'Ouest, notamment celle de la mousson. Ce travail va se révéler particulièrement fructueux. Les raisons en sont multiples.

Le régime de mousson caractéristique de cette région vient d'être l'objet d'un programme de recherche AMMA (Analyse multidisciplinaire de la mousson africaine), lancé par la France en 2002, qui a mobilisé de nombreux chercheurs dans notre pays et à l'étranger. Des questions restent posées, mais l'intérêt pour une meilleure compréhension de la mousson africaine et ses conséquences est affirmé. La modélisation à grande échelle des isotopes de l'eau a beaucoup progressé.

L'analyse en continu de la composition isotopique de la vapeur d'eau

Sous la houlette de Camille Risi - elle-même lauréate du Prix Le Monde de la recherche universitaire en 2010 - une nouvelle version isotopique du modèle du LMD (Laboratoire de météorologie dynamique) vient d'être développée. Elle permet de modéliser les isotopes de l'eau en tenant compte des conditions de circulation atmosphérique au jour le jour, et se révèle donc particulièrement adaptée pour une comparaison fine avec les analyses isotopiques réalisés sur la vapeur d'eau et sur les précipitations. Cette comparaison s'appuie également sur l'apport tout récent de données satellitaires, qui donnent accès à des informations sur la distribution des isotopes de l'eau dans l'atmosphère.

Nuage de poussière précédant la mousson sur la route de Wankama (Niger). L'agriculture représente la première ressource alimentaire dans la région du Sahel. Elle est pratiquée par les deux tiers de la population active, et rendue possible par la mousson. © Luc Descroix, IRD, tous droits réservés

Et surtout son travail de thèse va faire de Guillaume Tremoy un pionnier : il est un des premiers à s'attaquer à l'analyse en continu de la composition isotopique de la vapeur d’eau. Pas question d'utiliser les spectromètres de masse, inadaptés à des mesures sur le terrain. Mais nous sommes à l'époque où les premiers spectromètres laser sont commercialisés, ce qui constitue une véritable révolution, qui ouvre des perspectives encore insoupçonnées quelques années plus tôt. Guillaume s'y est certes engouffré, mais si le succès est au rendez-vous de ce travail de thèse, dont je me réjouis qu'il ait été récompensé par Le Monde, c'est aussi grâce à sa capacité de travail dans des conditions difficiles - qui le seraient probablement encore plus aujourd'hui dans le contexte géopolitique que connaît le Niger - et au soutien technique du LSCE (Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement, le laboratoire qui a accueilli ses travaux).

Les spectromètres laser

La révolution technologique dont Guillaume a été un des pionniers est désormais derrière nous. Les spectromètres laser ont donné un coup de vieux aux spectromètres de masse que j'utilisais au cours de ma thèse pour des objectifs un peu similaires. Ce n'est pas sans nostalgie que nous avons abandonné ceux construits dans le service d'Étienne Roth en vue de l'analyse du deutérium et de l'oxygène 18 dans l'eau, après plus de quarante ans de bons et loyaux services, mais dont le fonctionnement était devenu assez difficile dans les dernières années. Leur dernier bastion dans le domaine de l'analyse isotopique de l'eau pourrait rapidement se rendre : jusqu'ici, l'analyse de l'oxygène 17, dans laquelle s'est fortement impliquée Amaëlle Landais, n'était suffisamment précise que par spectrométrie de masse ; mais on peut là aussi envisager, d'ici quelques années, un remplacement par des spectromètres laser.

Enfin cette révolution technologique ouvre de nouvelles perspectives de recherche grâce à l'établissement de réseaux d'analyse isotopique de la vapeur d'eau. Les résultats obtenus par Guillaume ont motivé la mise en place d'un tel réseau sous les tropiques. Il a récemment participé à la mise en œuvre d'un spectromètre laser en Bolivie et un autre système est en cours d'installation sur l'île de la Réunion. Les trois sites permettront d'étudier des environnements contrastés, continental sec en Afrique de l'Ouest, continental humide en Amérique du Sud, marin à La Réunion. À l'initiative de Valérie Masson-Delmotte, un autre réseau se met en place en Arctique, région considérée comme la sentinelle du réchauffement climatique. Les isotopes de l'eau ont donc un bel avenir devant eux.