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Comprendre cet outil dans le cycle atmosphérique de l'eau tropicale

Dossier - Les secrets de notre climat actuel
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Les carottes de glace extraites des glaciers de haute altitude constituent de formidables archives de notre climat passé. Au travers de forage dans les glaciers andins découvrons les secrets de notre climat actuel.

  
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Si l'interprétation de la composition isotopique des glaces polaires est bien contrainte à présent, ce n'était pas le cas dans les régions tropicales et donc, avant d'interpréter les enregistrements issus des glaciers tropicaux, il a été nécessaire de bien comprendre l'outil isotopique dans un contexte très différent du contexte antarctiqueEn effet, le cycle de l'eau tropical possède des particularités qui affectent grandement la composition isotopique de la pluie.

Ce sont par exemple, les effets de la végétation qui en transpirant ré injecte une partie de l'eau qu'elle a absorbée au niveau des racines; l'évaporation des zones inondées ou bien la nature même de la pluie, issue de nuages convectifs monstrueux de plusieurs kilomètres de hauteur qui "malmènent" les gouttes de pluie et modifient considérablement leur composition.

Installation du système de prélèvement de vapeur d'eau atmosphérique sur la station de Plataforma (4750m) dans la vallée du Zongo. Les chercheurs de l'UR Great Ice associés à ceux du laboratoire des sciences du climat et de l'environnement se sont rendus sur le terrain proche des sites de prélèvement des carottes de glace pour installer deux stations de prélèvement de vapeur atmosphérique. Robert Gallaire sur la photo. © Vimeux, Françoise - IRD/LSCE

Pour mener ce travail de calibration, nous avons monté en Bolivie, au Pérou et en Equateur, un réseau de pluviomètres collectant la pluie à chaque événement de précipitation et aussi mensuellement. Ce réseau est constitué d'une dizaine de stations dans chacun des trois pays, qui fonctionnent maintenant depuis presque 8 ans grâce à nos partenaires andins qui sont essentiellement les services météorologiques nationaux et à la formation que nous avons dispensée aux observateurs et chercheurs locaux. Les pluies collectées sont envoyées semestriellement en France, au LSCE, où elles sont analysées dès réception pour avoir un suivi proche des conditions de prélèvement. Ces collectes de pluies et l'étude de leur composition isotopique en regard des conditions météorologiques locales et régionales (température et précipitation) nous ont permises de mettre en évidence que la composition isotopique des glaces andines retrace les conditions d'humidité (les quantités de précipitation) en amont des Andes, c'est à dire en Amazonie et au-dessus de l'Océan Atlantique tropical.

Cristaux de glace formés à l'entrée du piège. Les chercheurs de l'UR Great Ice associés à ceux du laboratoire des sciences du climat et de l'environnement se sont rendus sur le terrain proche des sites de prélèvement des carottes de glace pour installer deux stations de prélèvement de vapeur atmosphérique. © Vimeux, Françoise - IRD/LSCE

Nous avons affiné nos travaux sur les pluies d'une part en collectant ponctuellement de la vapeur d'eau atmosphérique (avant la condensation) ce qui a donné lieu à de longues missions de terrain en Bolivie pendant plusieurs mois (voir la séquence filmée sur http://www.canal.ird.fr/sommaires/missions_cp.htm) et d'autre part en développant dans le cadre de différents travaux de thèse des modèles climatiques incluant les isotopes stables de l'eau, adaptés à la partie tropicale de l'Amérique du Sud. Tout d'abord, nous avons développé un modèle régional centré sur l'Amérique du Sud tropicale qui est venu confirmer nos observations directes sur les précipitations et montré l'importance de la convection amazonienne dans le contrôle de la composition isotopique des pluies qui se déposent sur les sommets andins. Nous avons aussi développé un modèle radiatif-convectif vertical afin d'étudier au plus près l'effet des nuages convectifs sur la composition isotopique des pluies andines. Nous avons montré ainsi que les effets de re-évaporation des gouttes d'eau dans la colonne convective ont un impact très fort sur les compositions isotopiques et que l'intensité convective peut aussi être tracée de cette manière.

Toute cette étude fait partie du projet Amancay que j'ai coordonné pendant 4 ans (2005-2008) et qui a regroupé 60 chercheurs et 15 laboratoires français et sud-américains dans le cadre du programme national PNEDC (Programme National pour l'Etude de la Dynamique du climat) puis LEFE (Les Enveloppes Fluides et l'Environnement) de l'INSU (Institut National des Sciences de l'Univers). Ce projet s'est intéressé à fédérer les laboratoires français et sud-américains autour de l'étude variabilité climatique interannuelle à décennale en Amérique du Sud tropicale et a permis à plusieurs étudiants et jeunes chercheurs sud-américains de travailler avec nous.