SOLEIL et le climat. PROXIES (indicateurs climatiques)

(1)

HAL Id: hal-01608339

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01608339

Submitted on 5 Jun 2020

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of sci-

entific research documents, whether they are pub-

lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Distributed under a Creative Commons Attribution - ShareAlike| 4.0 International

License

SOLEIL et le climat. PROXIES (indicateurs

climatiques)

Stéphane Ponton, Maggie Cusack, Loïc Bertrand, Phil Cook, Elise Dufour,

Jean-Pierre Cuif, Yannicke Dauphin, Paola Formenti

To cite this version:

Stéphane Ponton, Maggie Cusack, Loïc Bertrand, Phil Cook, Elise Dufour, et al.. SOLEIL et le

climat. PROXIES (indicateurs climatiques). Objectif Climat, Nov 2015, Saint-Aubin, France. 2015.

�hal-01608339�

(2)

SOLEIL et le climat

Outil de recherche transdisciplinaire, SOLEIL participe aux études sur

l’évolution du climat, enjeu majeur de notre société.

visible

Infrarouge Ultra-Violets Rayons X Rayons Gamma

micro-ondes

Longueur d'onde

1,8

6 40 100 1.500 7.000 100.000

0,004

0,0004 0,25

3

700 nm

200 nm 30 nm 12 nm 0,8 nm 0,2 nm 0,012 nm

0,3 mm

3 mm 5 μm

400 nm

TEMPO

45 1.500

LUCIA

800 8.000

DIFFABS 3.000 23.000

SAMBA

4.500 43.000

X-tendres X-durs

UV proche VUV

(Vacuum UV)

EUV

(Extreme UV)

Terahertz

Energie (eV)

IR proche X-mous

Spectres XANES au seuil K de Mg dans des zones de croissance estivale (P2 & P6) et hivernale (P1 & P5) dans une algue contemporaine sauvage (Lithothamnion glaciale coralline). (b) localisation du magnésium. (c) région de l’échantillon analysée.

DIFFABS et LUCIA - otolithes actuels et fossiles sous rayons X

L’oreille interne des vertébrés renferme des concrétions minérales, les otolithes, qui participent à l’audition et au maintien en équilibre du corps. Chez les poissons téléostéens, ils sont constitués d’un biominéral formé de couches concentriques d’aragonite (CaCO3), déposées au fur et à mesure de la croissance du poisson.

Certains éléments traces peuvent se déposer dans les otolithes, selon l’environnement et la régulation biologique de l’organisme. C’est le cas du strontium, dont OHVÁXFWXDWLRQVHQFRQFHQWUDWLRQUHÁqWHQWOHVYDULDWLRQVGXPLOLHXGHYLHVDOLQLWpWHPSpUDWXUH/·pWXGHG·RWROLWKHVFROOHFWpVHQFRQWH[WHVDUFKpRORJLTXHVQRXVUHQ- seigne sur les paléo-environnements, les pratiques de pêches et

O·pYROXWLRQGHVPLOLHX[SrFKpV

Des équipes des laboratoires Archéozoologie et Archéobota- nique (MNHN/CNRS) et IPANEMA (CNRS/MCC) ont réalisé des PHVXUHV VLPXOWDQpHV HQ DEVRUSWLRQ ÁXRUHVFHQFH HW GLIIUDF- WLRQ;DXVHXLO.GX6USDUPLFURIDLVFHDX[VXUGHVFRXSHVÀQHV

d’otolithes de poissons datant jusqu’à 10.000 ans. Les résultats PRQWUHQWTXHOHVÁXFWXDWLRQVGHVWURQWLXPUHVWHQWLPSRUWDQWHV

à l’échelle micrométrique, laissant espérer la possibilité d’accé- der à des informations temporelles précises, peut-être de l’ordre de la semaine ou de la journée. De plus, les analyses par absorp- tion X montrent que l’environnement du strontium est et reste aragonitique au sein de l’otolithe, ce qui renforce la viabilité de la concentration en cet élément comme indicateur paléo-envi- ronnemental.

Contacts : Loïc Bertrand – [email protected] ; Philip Cook – philkcook@

gmail.com; Elise Dufour – [email protected]

Référence : P. K. Cook, M.-A. Languille, E . Dufour, C. Mocuta, O. Tombret, F. Fortuna, L.

Bertrand. Chemical Geology, 414:1–15, 2015.

Marques de croissance concentriques de l’aragonite consti- tuant l’otolithe et analyse des teneurs élémentaires – Images obtenues par μXRF

LUCIA - Validation de proxies biotiques

/HVUDSSRUWVG·pOpPHQWVWUDFHVH[0J&DGDQVOHVELRPLQpUDX[VRQWXWLOLVpVFRPPHLQGLFDWHXUVFOLPDWLTXHVTXLVLJQHQWOHVYDULDWLRQVGHWHPSpUDWXUHGHV

RFpDQV0DLVSRXUrWUHGHVSUR[LHVÀDEOHVGHX[FRQGLWLRQV

+\SRWKqVHGHEDVHODVXEVWLWXWLRQGH&DSDU0JGDQVOHUpVHDXFDOFLWHDUDJRQLWHGpSHQGGHODWHPSpUDWXUHGXPLOLHX+\SRWKqVHDFFHSWpHSDUOHVVFLHQ- WLÀTXHV

- Ces éléments traces ne doivent pas être associés à des éléments organiques, dont l’évolution est plurifactorielle (rôle potentiel des organismes sur leur dégradation).

3RXUYDOLGHUO·XWLOLVDWLRQGHWHOVELRPLQpUDX[FRPPHLQGL- cateurs paléo-climatologiques, il est nécessaire de s’as- surer de la présence du Mg uniquement dans le réseau minéral. Les spectres XANES au seuil K de magnésium de WURLVHVSqFHVGHEUDFKLRSRGHVHWGHGHX[HVSqFHVG·DO- gues corallines ont été réalisés sur la ligne LUCIA. Pour les brachiopodes, les résultats montrent un site du Mg équi- valent à celui occupé dans la calcite inorganique. Chez les algues, le magnésium est associé au réseau calcite et non à des composants organiques.

Ces résultats, obtenus par l’équipe de Maggie Cusack du Department of Geographical & Earth Sciences de l’Univer- sité de Glasgow, valident donc l’utilisation de ces biominé- UDX[FRPPHSUR[LHVSRXUOHVYDULDWLRQVGHWHPSpUDWXUHV

des océans.

Contact : Maggie Cusack - [email protected]

Spectres XANES au seuil K de Mg dans des zones de croissance estivale (P2

& P6) et hivernale (P1 & P5) dans une algue contemporaine sauvage (Litho- thamnion glaciale coralline). (b) localisation du magnésium. (c) région de l’échantillon analysée.

TEMPO - photoémission X, coquilles, coraux et

processus de biominéralisation

'HVH[SpULHQFHVGHVSHFWURVFRSLHGHSKRWRpPLVVLRQ;;36PHQpHVVXUODOLJQH7(032RQWpWpUp- DOLVpHVVXUOHVPDWULFHVRUJDQLTXHVH[WUDLWHVGHVFRTXLOOHVRXVTXHOHWWHVGHLQYHUWpEUpV²ELYDOYHV

RXFRUDLO²DÀQG·pWXGLHUO·pQHUJLHGHOLDLVRQGX&DRUELWDOHVSUHVWpÀ[pjODPDWULFH/HVYDOHXUV

REWHQXHVVRQWGLIIpUHQWHVGHVpQHUJLHVGHOLDLVRQPHVXUpHVGDQVOHVQLYHDX[pTXLYDOHQWVGX&DOLEUH

ou inséré dans un réseau carbonate (calcite ou aragonite), et elles dépendent de l’origine biologique GHODPDWULFHRUJDQLTXHDQDO\VpH,OV·DJLWGHODqPLVHHQpYLGHQFHGLUHFWHG·XQHWHOOHUHODWLRQRU- gano-minérale établie à l’échelle moléculaire dans des matériels naturels.

/DPpWKRGH;36VXUV\QFKURWURQSHXWGRQFDSSRUWHUXQHFRQWULEXWLRQSUpFLVHHWÀDEOHjO·DQDO\VHGHV

UHODWLRQVPROpFXODLUHVV·pWDEOLVVDQWORUVGHODIRUPDWLRQGHVELRPLQpUDX[FDOFDLUHV8QHFRPSUpKHQ- VLRQDSSURIRQGLHGHVSURFHVVXVGHELRFULVWDOOLVDWLRQSHUPHWWUDLWG·DQDO\VHUO·RULJLQHGHVHVVSpFLÀFL- WpVWD[RQRPLTXHV©HIIHWYLWDOªHWGHFLUFRQYHQLUVHVHIIHWVSHUPHWWDQWXQHXWLOLVDWLRQSOXVHIÀFDFH

GHVELRPLQpUDX[HQWDQWTX·DUFKLYHVQDWXUHOOHVGHVWUDQVIRUPDWLRQVHQYLURQQHPHQWDOHVDXVVLELHQ

anciennes qu’en cours.

Contact : Jean-Pierre Cuif – [email protected] ; Yannicke Dauphin – [email protected]

'DQVXQHFRTXLOOHGHEUDFKLRSRGHDOHVÀEUHVGHFDOFLWHESUpVHQWHQWXQPRWLIPRQRFULVWDOOLQFGLIIUDFWLRQG·pOHFWURQV

UpWURGLIIXVpVVXUXQHVXUIDFHSROLHPDOJUpXQHFURLVVDQFHVLQXHXVH'DQVOHFRTXLOODJHPpGLWHUUDQpHQ3LQQDGODFDOFLWHHVW

GpSRVpHVRXVIRUPHGHSULVPHVOLQpDLUHVHDYHFXQFRPSRUWHPHQWPRQRFULVWDOOLQIVHFWLRQWUDQVYHUVHÀQHOXPLqUHSRODUL- VpHWUDQVPLVH/HVPRUSKRORJLHVVSpFLÀTXHVGHVXQLWpVGHFRQVWUXFWLRQSURSUHVDX[FRTXLOOHVGHFKDTXHHVSqFHPHWWHQWHQ

évidence le contrôle biologique de la cristallisation du carbonate de calcium.

',))$%6GDWHUOHVDUEUHVH[RWLTXHVSDUVSHFWURVFRSLHGHÁXRUHVFHQFH;

/HVIRUrWVWURSLFDOHVMRXHQWXQU{OHGRPLQDQWGDQVOHF\FOHJOREDOGXFDUERQHOHXUWRXUGHVYDULDWLRQVGHFURLVVDQFHOLpHVDX[FKDQJHPHQWVGHOHXUHQYLURQQHPHQWFOLPDWSRO- lution, etc.) peuvent affecter le climat. Leur étude est donc cruciale.

2UDXMRXUG·KXLOHVVHXOHVHVWLPDWLRQVGLVSRQLEOHVGHODFURLVVDQFHGHVDUEUHVWURSLFDX[YLHQQHQWGHUpVHDX[GHSODFHWWHVG·pWXGHWURSUpFHQWHVSRXUpYDOXHUSDUH[HPSOHOHV

pYROXWLRQVjORQJWHUPHGXHVDX[YDULDWLRQVFOLPDWLTXHVLQWHUDQQXHOOHVRXDX[FKDQJHPHQWVJOREDX[0rPHO·kJHGHVDUEUHVQ·HVWJpQpUDOHPHQWSDVGLVSRQLEOHFDUODGHQGUR- FKURQRORJLHQ·HVWSDVDSSOLFDEOHIDXWHGHFHUQHVGHFURLVVDQFHDQQXHOVFKH]ODPDMRULWpGHFHVDUEUHVWURSLFDX[

/·pTXLSHGH3K\WRpFRORJLHGHO·,15$GH1DQF\DHQUHJLVWUpVXUODOLJQH',))$%6OHVVSHFWUHVGHÁXRUHVFHQFH;SRXUpFKDQWLOORQVG·XQHHVSqFHG·$IULTXHFHQWUDOH3HULFRSVLV

HODWDHWpFKDQWLOORQVGHGHX[HVSqFHVDPD]RQLHQQHV'LFRU\QLDJXLDQHQVLV6H[WRQLDUXEUDWRXVLVVXVG·DUEUHVG·kJHFRQQX/HVYDULDWLRQVGHVFRQFHQWUDWLRQVUDGLDOHVGHV

pOpPHQWVWUDFHV.&D0Q)H&XHW=QRQWpWpPHVXUpHVGXF±XUGHO·DUEUHjO·pFRUFHDYHFXQHUpVROXWLRQGHP

'HVYDULDWLRQVF\FOLTXHVRQWpWpLGHQWLÀpHVSRXUG·HQWUHHX[0Q)H&D

&XOHVF\FOHVGpQRPEUpVGXF±XUGHO·DUEUHjO·pFRUFHSRXUO·pOpPHQW

&DFRUUHVSRQGHQWjO·kJHGHVDUEUHV*OREDOHPHQWPRLQVFODLUTXHFHOXL

du Ca, le signal du Cu permet néanmoins par endroits de lever l’ambiguïté sur le décompte des cycles.

/HV pOpPHQWV VRQW GRQF FRPSOpPHQWDLUHV SRXU UHFRQVWLWXHU GHV Vp- quences chronologiques qui permettent, non seulement de déterminer O·kJHGHVDUEUHVWURSLFDX[PDLVpJDOHPHQWG·pWDEOLUWRXWHOHXUG\QDPLTXH

de croissance passée.

&HVUpVXOWDWVFRQÀUPHQWODSRVVLELOLWpGHGpWHFWHUGHVVLJQDX[FKLPLTXHV

permettant la reconstruction a posteriori de la croissance de l’arbre et soulignent la pertinence de l’utilisation du rayonnement synchrotron pour H[WUDLUHFHVLJQDOGLVFUHW

Contact : Stéphane Ponton – [email protected]

Variations radiales des concentrations en Ca et Cu (en milliers de coups) dans XQEDUUHDXGH3HULFRSVLVHODWD3RXUFKDTXHpOpPHQWSURÀOVSDUDOOqOHVRQW

été réalisés. Les cycles de variations sont dénombrés (les numéros sont positionnés sur les pics) et permettent de retrouver l’âge de l’arbre.

SAMBA – Spéciation chimique d’échantillons d’Afrique de l’Ouest, par XANES et EXAFS

/DSRXVVLqUHPLQpUDOHLVVXHGHO·pURVLRQGXVRORFFXSHXQU{OHLPSRUWDQWGDQVQRVV\VWqPHVFOLPDWLTXHV8QHIRLVGDQVO·DWPRVSKqUHHOOHSHXWDOWpUHUODFRQFHQWUDWLRQGHFHU- WDLQVJD]GRQWO·R]RQHHWVHVFDSDFLWpVGHGLIIXVLRQHWG·DEVRUSWLRQGHVUD\RQQHPHQWVRQWGHVUpSHUFXVVLRQVHQYLURQQHPHQWDOHVHWFOLPDWLTXHV$ÀQG·DPpOLRUHUOHVPRGpOLVD- WLRQVGRQWO·RQGLVSRVHDFWXHOOHPHQWGHYDVWHVpWXGHVVRQWPHQpHVSRXUpWXGLHUOHVSURSULpWpVSK\VLFRFKLPLTXHVGHFHWWHSRXVVLqUHPLQpUDOH6HVFDUDFWpULVWLTXHVYDULHQWHQ

IRQFWLRQGHOD]RQHG·RULJLQHGHVSRXVVLqUHVGHOHXUVWDLOOHVHWGXWHPSVSDVVpGDQVO·DWPRVSKqUH'HVpWXGHVVRQWGRQFQpFHVVDLUHVjFKDTXHpWDSHGHOHXUF\FOHGHYLH

/DOLJQH6$0%$DSDUWLFLSp jO·DQDO\VHG·pFKDQWLOORQVG·$IULTXHGHO·2XHVWTXLDEULWHGHX[VRXUFHVPDMHXUHVGHSRXVVLqUHVPLQpUDOHVOH6DKDUDHWOH6DKHOGRQWOHVpPLVVLRQV

VRQWWUDQVSRUWpHVMXVTX·HQ$PpULTXHGX6XGHW&HQWUDOH/·LGHQWLÀFDWLRQHWODPHVXUHGHVSURSRU- WLRQVGHVGLIIpUHQWVFRPSRVDQWVGHFHVSRXVVLqUHVUpDOLVpHVSDUGLIIUDFWLRQ;RQWUpYpOpXQHSUp- VHQFHGRPLQDQWHG·DUJLOHVLOOLWHHWNDROLQLWHGHTXDUW]G·R[\GHVGHIHUHWGHWLWDQHUHSUpVHQWDQW

DXWRWDOGHODPDVVH

/DVSpFLDWLRQGHVR[\GHVGHIHUjGHODPDVVHWRWDOHGHVSRXVVLqUHVSDUVSHFWURVFRSLH

(;$)6HW;$1(6HIIHFWXpHVXUODOLJQH6$0%$DHQVXLWHPRQWUpTXHODJRHWKLWHƠ)H22+HWO·Kp- PDWLWHƠ)H2pWDLHQWOHVR[\GHVGHIHUOHVSOXVSUpVHQWV/DFRQQDLVVDQFHGHODFRPSRVLWLRQ

GH FHV SRXVVLqUHV HVW XQH GRQQpH WUqV LPSRUWDQWH FDU OHXUV LQWHUDFWLRQV ²RSWLTXHV SK\VLTXHV

et chimiques- avec les rayonnements solaires ou les constituants atmosphériques, terrestres ou RFpDQLTXHVGpSHQGHQWGHFHWWHFRPSRVLWLRQ/HVR[\GHVGHIHULQWHUDJLVVHQWSDUH[HPSOHDYHFOHV

rayons UV.

/HVGRQQpHVUpFROWpHVVRQWUpIpUHQFpHVGDQVXQHEDVHGHGRQQpHVSXEOLTXH'8670$3FRPSL- lant les informations provenant d’autres régions du globe.

(TXLSHVGHO·pWXGH/DERUDWRLUH,QWHUXQLYHUVLWDLUHGHV6\VWqPHV$WPRVSKpULTXHV/,6$8QLYHU- sité Paris-Est Créteil), Université Paris Diderot, CNRS) ; Laboratoire d’Océanographie et du Climat

([SpULPHQWDWLRQHW$SSURFKHV1XPpULTXHV/2&($1²,QVWLWXW3LHUUH6LPRQ/DSODFH,QVWLWXW

d’Ecologie des Sciences de l’Environnement

9DULDELOLWpGXFRQWHQXGHO·R[\GHGHIHUHQIRQFWLRQGHODUpJLRQG·RULJLQH/HVFDGUHV

indiquent les percentiles à 25, 50 et 75%. Les barres indiquent les valeurs minimale et PD[LPDOHHWOHVSRLQWVOHVSHUFHQWLOHVjHW0R0DURF0D0DOL0DX0DXUL- WDQLH6$6XGGHO·$OJpULH111RUG1LJHU*

Contact : Paola Formenti – [email protected]

p p