“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 9 — #32
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1. Biogéochimie du système climatique...
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atmosphériques au moment du dépôt. Outre les problèmes inhérents à la mesure d’espèces chimiques présentes à l’état de trace (quelques ppb, soit 10
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gramme de matière par gramme d’eau) qui caractérise la précipitation des
régions éloignées des grandes sources d’impuretés, la principale difficulté de
l’étude des aérosols et des gaz solubles dans l’eau piégés dans la glace réside
dans la traduction des signaux archivés en terme de signaux atmosphériques.
L’incorporation des aérosols dans les couches de neige se fait par différents processus que l’on peut classer suivant les termes usuels de dépôt sec et
dépôt humide. Dans les atmosphères froides qui nous intéressent, le dépôt humide inclut la chute de neige mais aussi parfois le dépôt de brouillard givrant
ou encore la précipitation par ciel clair de petits cristaux de glace appelés
« diamond dust » prenant place par temps très froid. Bien que le dépôt de
brouillard givrant au Groenland représente jusqu’à 40 % du dépôt total en été,
que la précipitation de diamond dust dans le centre de l’Antarctique devienne
significative, l’essentiel du dépôt humide se produit néanmoins par chutes de
neige. Si dans les régions où il neige beaucoup, le dépôt humide est le processus dominant d’incorporation d’impuretés dans la neige, dans les régions
très sèches, comme le centre de l’Antarctique, le dépôt direct d’aérosols sur
la surface de neige présente au sol devient important, voire prépondérant [Legrand et al., 1997]. La relation liant la teneur en aérosols de l’air et celle de la
neige met donc en jeu des phénomènes complexes qui sont fortement influencés
par les conditions météorologiques. Cet aspect doit être pris en compte dans
l’examen des signaux chimiques de la glace, en particulier ceux couvrant des
périodes climatiques différentes. Ainsi il est vraisemblable qu’au passage d’un
climat interglaciaire à un climat glaciaire, la contribution relative du dépôt
humide et du dépôt sec des aérosols ont été modifiée, une diminution du taux
de précipitation étant attendue en conditions glaciaires. Si l’on prend le cas
des régions centrales de l’Antarctique, durant le DMG, les plus basses températures se sont traduites par une diminution du taux de précipitation de près
d’un facteur 2, ce qui indépendamment de tout changement de la composition
chimique de l’atmosphère, entraîne une augmentation de la masse d’impuretés
présente par gramme de neige, par simple effet de concentration de la masse
déposée par dépôt sec. L’examen des variations passées de teneurs en aérosols
se fait donc en examinant non pas les concentrations dans la glace mais le flux
déposé.
Concernant les gaz solubles dans l’eau, des études récentes ont montré que
pour ces espèces présentes en phase gazeuse dans l’atmosphère, des phénomènes se produisent parfois après le dépôt comme la réémission vers l’atmosphère, la perte par photolyse ou réactions chimiques à la surface des grains...
Ces mécanismes dont la mise en évidence est très récente restent très mal
quantifiés. Comme nous le verrons plus loin avec l’exemple de l’acide formique,
pour ces espèces présentes en phase gazeuse dans l’atmosphère, l’interprétation des changements observés dans la glace aux cours des grands changements
climatiques passés bien que délicate reste parfois possible.
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1. Biogéochimie du système climatique...
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atmosphériques au moment du dépôt. Outre les problèmes inhérents à la mesure d’espèces chimiques présentes à l’état de trace (quelques ppb, soit 10
−9
gramme de matière par gramme d’eau) qui caractérise la précipitation des
régions éloignées des grandes sources d’impuretés, la principale difficulté de
l’étude des aérosols et des gaz solubles dans l’eau piégés dans la glace réside
dans la traduction des signaux archivés en terme de signaux atmosphériques.
L’incorporation des aérosols dans les couches de neige se fait par différents processus que l’on peut classer suivant les termes usuels de dépôt sec et
dépôt humide. Dans les atmosphères froides qui nous intéressent, le dépôt humide inclut la chute de neige mais aussi parfois le dépôt de brouillard givrant
ou encore la précipitation par ciel clair de petits cristaux de glace appelés
« diamond dust » prenant place par temps très froid. Bien que le dépôt de
brouillard givrant au Groenland représente jusqu’à 40 % du dépôt total en été,
que la précipitation de diamond dust dans le centre de l’Antarctique devienne
significative, l’essentiel du dépôt humide se produit néanmoins par chutes de
neige. Si dans les régions où il neige beaucoup, le dépôt humide est le processus dominant d’incorporation d’impuretés dans la neige, dans les régions
très sèches, comme le centre de l’Antarctique, le dépôt direct d’aérosols sur
la surface de neige présente au sol devient important, voire prépondérant [Legrand et al., 1997]. La relation liant la teneur en aérosols de l’air et celle de la
neige met donc en jeu des phénomènes complexes qui sont fortement influencés
par les conditions météorologiques. Cet aspect doit être pris en compte dans
l’examen des signaux chimiques de la glace, en particulier ceux couvrant des
périodes climatiques différentes. Ainsi il est vraisemblable qu’au passage d’un
climat interglaciaire à un climat glaciaire, la contribution relative du dépôt
humide et du dépôt sec des aérosols ont été modifiée, une diminution du taux
de précipitation étant attendue en conditions glaciaires. Si l’on prend le cas
des régions centrales de l’Antarctique, durant le DMG, les plus basses températures se sont traduites par une diminution du taux de précipitation de près
d’un facteur 2, ce qui indépendamment de tout changement de la composition
chimique de l’atmosphère, entraîne une augmentation de la masse d’impuretés
présente par gramme de neige, par simple effet de concentration de la masse
déposée par dépôt sec. L’examen des variations passées de teneurs en aérosols
se fait donc en examinant non pas les concentrations dans la glace mais le flux
déposé.
Concernant les gaz solubles dans l’eau, des études récentes ont montré que
pour ces espèces présentes en phase gazeuse dans l’atmosphère, des phénomènes se produisent parfois après le dépôt comme la réémission vers l’atmosphère, la perte par photolyse ou réactions chimiques à la surface des grains...
Ces mécanismes dont la mise en évidence est très récente restent très mal
quantifiés. Comme nous le verrons plus loin avec l’exemple de l’acide formique,
pour ces espèces présentes en phase gazeuse dans l’atmosphère, l’interprétation des changements observés dans la glace aux cours des grands changements
climatiques passés bien que délicate reste parfois possible.