Ice cores are considered the gold standard for recording past climate and biogeochemical changes. However, gas records derived from ice core analysis have until now been largely limited to centennial and longer timescales because sufficient temporal resolution and analytical precision have been lacking, except during rare times when atmospheric concentrations changed rapidly. In this thesis I used a newly developed methane measurement line to make high-resolution, high-precision measurements of methane during the late Holocene (2800 years BP to present). This new measurement line is capable of an analytical precision of < 3 ppb using ~120 g samples whereas the previous highest resolution measurements attained a precision of ± 4.1 ppb using 500-1500g samples [MacFarling Meure et al., 2006]. The reduced sample size requirements as well as automation of a significant portion of the analysis process have enabled me to make >1500 discrete ice core methane measurements and construct the highest resolution records of methane available over the late Holocene. Ice core samples came from the recently completed West Antarctic Ice Sheet (WAIS) Divide ice core which has as one of its primary scientific objectives to produce the highest resolution records of greenhouse gases, and from the Greenland Ice Sheet Project (GISP2) ice core which is a proven paleoclimate archive. My thesis has the following three components. I first used a shallow ice core from WAIS Divide (WDC05A) to produce a 1000 year long methane record with a ~9 year temporal resolution. This record confirmed the existence of multidecadal scale variations that were first observed in the Law Dome, Antarctica ice core. I then explored a range of paleoclimate archives for possible mechanistic connections with methane concentrations on multidecadal timescales. In addition, I present a detailed description of the analytical methods used to obtain high-precision measurements of methane including the effects of solubility and a new chronology for the WDC05A ice core. I found that, in general, the correlations with paleoclimate proxies for temperature and precipitation were low over a range of geographic regions. Of these, the highest correlations were found from 1400-1600 C.E. during the onset of the Little Ice Age and with a drought index in the headwater region of the major East Asian rivers. Large population losses in Asia and the Americas are also coincident with methane concentration decreases indicating that anthropogenic activities may have been impacting multidecadal scale methane variability. In the second component I extended the WAIS Divide record back to 2800 years B.P. and also measured methane from GISP2D over this time interval. These records allowed me to examine the methane Inter-Polar Difference (IPD) which is created by greater northern hemispheric sources. The IPD provides an important constraint on changes in the latitudinal distribution of sources. We used this constraint and an 8-box global methane chemical transport model to examine the Early Anthropogenic Hypothesis which posits that humans began influencing climate thousands of years ago by increasing greenhouse gas emissions and preventing the onset of the next ice age. I found that most of the increase in methane sources over this time came from tropical regions with a smaller contribution coming from the extratropical northern hemisphere. Based on previous modeling estimates of natural methane source changes, I found that the increase in the southern hemisphere tropical methane emissions was likely natural and that the northern hemispheric increase in methane emissions was likely due to anthropogenic activities. These results also provide new constraints on the total magnitude of pre-industrial anthropogenic methane emissions, which I found to be between the high and low estimates that have been previously published in the literature. For the final component of my thesis I assembled a coalition of scientists to investigate the effects of layering on the process of air enclosure in ice at WAIS Divide. Air bubbles are trapped in ice 60-100m below the surface of an ice sheet as snow compacts into solid ice in a region that is known as the Lock-In Zone (LIZ). The details of this process are not known and in the absence of direct measurements previous researchers have assumed it to be a smooth process. This project utilized high-resolution methane and air content measurements as well as density of ice, δ¹⁵N of N₂, and bubble number density measurements to show that air entrapment is affected by high frequency (mm scale) layering in the density of ice within the LIZ. I show that previous parameterizations of the bubble closure process in firn models have not accounted for this variability and present a new parameterization which does. This has implications for interpreting rapid changes in trace gases measured in ice cores since variable bubble closure will impact the smoothing of those records. In particular it is essential to understand the details of this process as new high resolution ice core records from Antarctica and Greenland examine the relative timing between greenhouse gases and rapid climate changes. / Graduation date: 2013

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2008. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 151-167).

L'ion nitrate (NO3-) présent dans les neiges Antarctiques est issus de l'oxydation des oxydes d'azote (NOx = NO + NO2) dans l'atmosphère. Aux sites de faible accumulation de neige tels que Vostok et Dôme C sur le plateau de l'Est de l'Antarctique, le nitrate n'est pas piégé de manière ultime dans la neige, ce qui limite fortement l'interprétation des enregistrements en nitrate dans les carottes de glace. Des mesures récentes de la composition isotopique en azote du nitrate (δ15N) montrent des valeurs extrêmement élevées (+339‰) dans les premiers décimètres de la neige de Dôme C. Ces valeurs ont été attribuées à la photolyse du nitrate et au recyclage important qui en résulte. Le nitrate possède, par ailleurs, une anomalie isotopique en oxygène (Δ17O) qui permet de tracer l'activité de l'ozone (O3) au cours de sa formation. Ce travail de thèse présente le premier enregistrement de la composition isotopique complète du nitrate (δ15N, Δ17O et δ18O) dans une carotte de glace : la carotte de glace de Vostok dont les 64 échantillons analysés couvrent une période de 150 000 ans. Ce jeu de données a été complété par 313 échantillons collectés entre 2007 et 2010 dans le continuum atmosphère/givre/neige au Dôme C ainsi que dans 21 puits de neige prélevés dans une zone couvrant l'essentiel de l'Est de l'Antarctique. L'analyse isotopique de ces échantillons modernes a permis de contraindre le modèle conceptuel TRANSITS développé au cours de cette thèse et dont le but est de représenter le recyclage du nitrate à l'interface entre l'atmosphère et la neige ainsi que son impact sur la composition isotopique du nitrate archivé. Les valeurs positives et élevées du δ15N du nitrate piégé dans la carotte de glace de Vostok montrent que le recyclage du nitrate a toujours eu lieu sur le plateau Antarctique au cours de la période étudiée. Les variations du flux primaire de nitrate reçu au site de Vostok estimées à l'aide du modèle TRANSITS montrent, en périodes glaciaires, un flux primaire plus important qui pourrait être lié à une dénitrification stratosphérique plus conséquente. Les valeurs de Δ17O du nitrate montrent que l'incursion d'ozone d'origine stratosphérique dans la troposphère était plus fréquente en périodes glaciaires. Nous proposons enfin que les résultats acquis dans le cadre de cette thèse pourraient permettre de mieux contraindre le cycle de l'azote sur la côte Antarctique et d'apporter des éléments d'interprétation des enregistrements en nitrate dans les carottes de glace de sites de plus forte accumulation de neige (au Groenland par exemple). / Nitrate ions (NO3-) found in Antarctic snows stem from the degradation of nitrogen oxydes (NOx = NO + NO2) in the atmosphere. At sites with low snow accumulation rates such as Vostok or Dome C (East Antarctic plateau), nitrate deposition to the snow is not irreversible and this strongly hampers the interpretation of nitrate concentration records in ice cores. Nitrogen stable isotopic (δ15N) as high as +339‰ were measured in nitrate in the upper firn at Dome C and have been attributed to nitrate photolysis initiating a strong recycling at the snow surface. The oxygen isotopic anomaly (Δ17O) reflects the activity of ozone (O3) in nitrate formation. We present the first comprehensive isotopic analysis of nitrate (δ15N, Δ17O and δ18O) in a deep ice core. 64 samples of nitrate from the Vostok ice core have been analyzed and cover the last 150 000 years. This dataset has been completed with 313 samples recently collected in the atmosphere/surface hoar/snow continuum at Dome C as well as in several snowpits from various sites covering most of the East Antarctica. Those present-day samples are used to evaluate a conceptual model (named TRANSITS) developped during this PhD and which aims at representing nitrate recycling at the snow/atmosphere interface and at modelling its impact on the isotopic composition of the archived nitrate. High positive δ15N values measured in the Vostok ice core reveal that nitrate recycling has always occurred at the surface of the Antarctic plateau over this period. Past variations of the primary flux of nitrate to the Vostok site have been estimated using the TRANSITS model. They show that glacials are characterized by higher inputs which may be linked to a greater stratospheric denitrification. The Δ17O values indicate that intrusions of stratospheric air masses to the troposphere may have been more frequent in glacials thus incorporating significant amounts of stratospheric ozone to the lower atmosphere. Last, we suggest that this study may have some relevance to the coastal nitrogen budget in Antarctica and to the interpretation of ice cores retrieved from high accumulation sites (e.g. in Greenland).

La calotte polaire du Groenland retient dans ses glaces une contribution potentielle au niveau des mers de 7,3 mètres. Alors que des changements importants sont observés à l'heure actuelle, réaliser des projections sur son état futur à l'échelle pluri-centennal est devenu une priorité. La modélisation numérique 3D est l'un des outils pour effectuer ces projections. Ce travail incorpore largement l'utilisation des carottages profonds du Groenland, qui rassemblent une grande part d'information sur les états passés. Ainsi, l'accent est ici mis sur les validités des reconstructions effectuant constamment des aller-retour entre observations et simulations. La robustesse de ces reconstructions et des projections futures est largement questionnée au travers de nombreuses expériences de sensibilité. La calibration du modèle de glace en utilisant des contraintes sur les informations de la dernière déglaciation permet de proposer des scénarios sur l'état de la calotte au cours du précédent interglaciaire, l'Eémien, potentiel analogue pour le climat futur. / The Greenland ice sheet represents a potential sea level rise contribution of 7.3 meters. When drastic changes are recently observed, multi-centennal futur projections are urgently needed. 3D numerical modelling is one of the tools to realize these projections. This work intensively incorporates the use of Greenland deep ice core drillings, which represent an important amount of information of past states of the ice sheet. The validity of the reconstructions are thus assured by constant back and forth between observations and simulations. Robustness of these reconstructions and of future projections are largely questionned through wide sensitivity experiments. The ice sheet model calibration is performed during the last deglaciation considering the numerous constraints during this period. Given that, scenarios of ice sheet states during the whole last climatic cycle, in particular during the last interglacial, the Eemian, potential analogue for a future climate.

Durante o século XX ocorreram modificações importantes no meio ambiente natural em decorrência do desenvolvimento econômico da humanidade. Para estudar o impacto dessas mudanças sobre a América do Sul, um testemunho de gelo de 137 metros foi extraído da Cordilheira dos Andes, na Bacia Amazônica Ocidental, no topo do Nevado Illimani (16°37S, 67°46W, 6350 m altitude). Cerca de 80% da precipitação anual local tem origem direta em massas de ar úmidas provenientes da Bacia Amazônica. Esse testemunho de gelo foi sub-amostrado e analisado em alta resolução temporal, permitindo a interferência de variações ambientais e a caracterização de elementos traço e espécies iônicas presentes no aerossol depositado durante o século XX. Os 50 metros superiores do testemunho foram datados a partir da análise simultânea de variáveis, tais como isótopos estáveis da água, concentração total de alumínio e conteúdo iônico de Ca2+ .Essa seção de 50 metros corresponde ao registro de cerca de 80 anos entre 1919 e 1999. A acumulação de neve no testemunho mostra uma tendência de aumento, variando entre cerca de 17g H2O cm-2 ano-1 em 1919 até 65g H2O cm-2 ano-1 em 1999, Esse aumento concorda com mecanismos de acoplamento dinâmico entre oceano e atmosfera, e resultados observacionais discutidos por Bradley et al. (2003) e Cane ET AL. (1997), sendo compatível com uma redução da temperatura de superfície do mar no Oceano Pacífico Equatorial de cerca de 1,2°C ao longo do século XX, devido ao aquecimento grobal antropogênico. 744 subamostras do testemunho foram analisadas segundo as técnicas de cromatografia iônica, contagem de micropartículas insolúveis, e por espectrometria de massas (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) para a obtenção de 45 concentrações elementares entre lítio e urânio. A partir desses resultados, desenvolveu-se uma metodologia para a caracterização química do aerossol depositado em Illimani, que possibilitou a obtenção de estimativas de fluxo de deposição efetivos de elementos traço sobre os Andes ao longo do século XX. Para o cobre, elemento relacionado à exploração mineira da região do Altiplano, o pico histórico de deposição anual devido a fontes antropogênicas foi de cerca de 9,5 x 10-6 kg m-2 em 1981, enquanto o fluxo de deposição natural foi de cerca de 0,2 x 10-6 kg m-2 no mesmo ano. Considerando-se a deposição total de elementos traço em todo o século XX, nota-se que para vários metais pesados ligados a emissões antropogênicas, como níquel, cobre, zinco cádmio, entre outros, os fluxos de deposição naturais representam apenas uma fração minoritária da totalidade dos depósitos. Para esses elementos as atividades econômicas humanas constituem o principal fator responsável por sua mobilização e transporte entre reservatórios naturais no meio ambiente da Bacia Amazônica Ocidental durante o século XX. / Pendant le XX eme siécle plusieurs modifications importantes ont eu lieu dans l\'environement nature/ à cause du développement économique humain. Pour étudier l\'impact de ces modifications sur l\'Amérique du Sud, une carotte de glace 137 metreslong a été récupéré de la Cordillere des Andes, dans le Bassin Amazonien Occidental, au sommet du Nevado Illimani (16°37\'5, 67\'46\'W, 6350 m altitude). Environ 80% de la precipitation annuelle sur le site a comme origine directe des masses d\'air umides du Bassin Amazonien. Cette carotte de glace a été sous-échantilloné et analysé en haute résolution temporelle, ce qui a permis l\'inférence de variations environnementales et la caractérisation des éléments trace et especes ioniques dans l\'aérosol déposé pendant le XXème. Les premiers 50 mêtres de la carotte ont été datés a partir de l\'analyse simultanéede variables, comme les isotopes stables de l\'eau, la concentration totale del\'aluminium, et le contenu ia nique de Ca+2. Cette section de 50 metres correspond àl\'enregistrement d\'environ 80 années entre 1919 et 1999. L\'accumulation du névé dans la carotte montre une tendance d\'augmentation, entre environ 17 g H20 cm2 an1 en 1919 jusqu\'à environ 65 g H20 cm2 an\' en 1999. Cette augmentation est d\'accord avec mécanismes d\'attachement dynamique entre les océans et l\'atmosphere, et résultats d\'observations discutés par Bradley et al. (2003) et Cane et al. (1997), et compatible avec une réduction de la température de swface de la mer dans l\'Océan Pacifique Équatorial d\'environ 1,2°C pendant le XXème, dú au réchauffement global anthropogenique. 744 échantillons de la carotte ont été analysés selon les techniques de chromatographie ionique, comptage de microparticules insolubles, et par spectrométrie de masse (Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry) pour obtenir 45 profils de concentration élémentaires entre le lithium et l\'uranium. A partir de ces résultats, une méthodologie a été mis au point pour la caractérisation chimique de l\'aérosol déposésur l\'Illimani, ce qui a permis l\'obtention d\'estimations de flux de déposition effectives des éléments trace sur les Andes pendant le XXème. Pour le cuivre, élément associé à l\'exploitation miniêre dans la région de /\'Altiplano, le pie historique de déposition annuel dú aux sources anthropogeniques a été d\'environ 9,5 x 106 kg m2 en 1981, tandis que le flux de déposition naturelle a été d\'environ 0,2 x 1 0\"6 kg m2 dans la même année. Si l\'on considere la déposition totale d\'éléments trace pendant le XXème, on remarque que pour plusieurs métaux lourds liés aux émissions anthropogeniques,comme le niclcel, le cuivre, le zinc, le cadmium, parmi d\'autres, les flux de déposition naturels représentent à peine une fraction minoritaire de la totalité des dépôts. Pour ces éléments, les activités économiques humaines sont le principal facteur responsable pour sa mobilisation et transport entre réservoirs naturels dans l\'environnement du Bassin Amazonien Occidental pendant le XXéme siecle.

Afin d’étudier les variations climatiques enregistrées par les carottes de glace, il est nécessaire d’avoir des datations précises à la fois pour les phases gaz et glace. Le but de ce travail de thèse a été d’améliorer les chronologies des carottes de glace, couvrant les derniers 800 000 ans, au travers de nouvelles mesures de la composition isotopique de l’air (δ15N, δ18Oatm et δO2/N2) piégé dans la glace d’EPICA Dôme C (EDC) et de l’utilisation de l’outil de datation "Datice". Le premier résultat important de cette thèse a été la production de la chronologie cohérente pour les carottes de glace ("Antarctic Ice Core Chronology", AICC2012) pour EDC, Vostok, EPICA Droning Maud Land (EDML), TALos Dôme ICE core (TALDICE) et NorthGRIP. Sur cette nouvelle chronologie la théorie du see-saw bipolaire reste valable. AICC2012 donne un âge pour la Terminaison II en accord avec les autres archives climatiques. De plus, les durées des périodes interglaciaires restent inchangées par rapport à la chronologie EDC3. Lors de la construction d’AICC2012 nous avons mis en évidence plusieurs points nécessitant des améliorations. Nous avons donc procédé à l’amélioration de Datice dans le but d’intégrer correctement les contraintes issues du comptage des couches annuelles et leurs erreurs. Ces améliorations conduisent à des chronologies cohérentes tout en respectant les hypothèses sous-jacentes à Datice. Nous proposons aussi une nouvelle formulation de l’erreur associée à la fonction d’amincissement à partir de l’analyse des propriétés mécaniques de la glace dans le cas d’EDC. Pour finir, les nouvelles mesures du δO2/N2 et du δ18Oatm effectuées sur de la glace bien conservée d’EDC nous ont permis de définir de nouvelles contraintes d’âge. La comparaison de ces traceurs mesurés à Vostok, EDC et Dôme F sur le MIS 5 a permis de mettre en évidence une possible influence de paramètres climatiques locaux sur le δO2/N2. L’analyse du retard entre le δ18Oatm et la précession sur les derniers 800 ka montre des variations de ce dernier. Nous suggérons que ce retard est augmenté par l’occurence d’évènements de Heinrich à certaines périodes. Les résultats de cette thèse sont à prendre en compte pour le prochain exercice de datation cohérente pour les carottes de glace. / In order to study the climate variations recorded by ice cores, it is necessary to have precise chronologies for the ice and gas phases. The aim of this work has been to improve ice cores chronologies, covering the last 800 000 years, through new measurements of the isotopic composition of the air δ15N, δ18Oatm et δO2/N2) trapped in EPICA Dome C (EDC) ice core and the use of the Datice dating tool.The first important result of this PhD has been the production of the Antarctic Ice Core Chronology (AICC2012), common for EDC, Vostok, EPICA Droning Maud Land (EDML), TALos Dome ICE core (TALDICE) and NorthGRIP ice cores. The bipolar see-saw theory is still valid on the new chronology. The AICC2012 chronology gives an age for Termination II in good agreement with other climate archives. Moreover, the duration of interglacial periods is unchanged compared to EDC3. While building the AICC2012 chronology, we have pointed out several limitations. Since then, we have improved Datice in order to correctly integrate constraints deduced from layer counting and their associated uncertainties. These improvements permit to build coherent chronologies respecting the underlying hypotheses of Datice. Moreover, we propose a new parameterization of the uncertainty associated with the background thinning function based on ice mechanical properties of EDC ice core. Finally, we were able to deduce new age constraints thanks to the new measurements of δO2/N2 and δ18Oatm performed on well-conserved ice from EDC. A multi-proxy comparison of Vostok, EDC and Dome F ice cores over MIS 5 has highlighted a possible influence of local climatic parameters on δO2/N2. The analysis of the delay between δ18Oatm and precession shows some variability over the last 800 ka. We propose that the delay between δ18Oatm and precession is increased during periods associated with Heinrich events. The results obtained during this PhD should be used for the next ice core coherent chronology.

Increasing atmospheric reactive nitrogen (Nr), as consequence of human activities, has generated accumulation of nitrate (NO3-) in Arctic regions. The Arctic has fragile nitrogen limited ecosystems that can be altered by increases of dry or wet deposition of Nr. Ice cores have shown increments of twofold in nitrogen deposition over Greenland and Svalbard during the 20th century. Ice core NO3- stable isotopes, (δ15N-NO3- and δ18O-NO3-), have the potential to serve as proxy of nitrogen oxides (NOx) sources and atmospheric oxidation pathways. NO3- is difficult to interpret in ice since it has several sources and experiences post-depositional processes, e.g. photolysis, relocation, evaporation and diffusion. The present work shows the results of NO3- and NO3- stable isotopes analyses of ice cores, snow and precipitation from Svalbard, in order to obtain records of natural and anthropogenic sources of NO3-. In addition, meltwater percolation effects on the snowpack ion content were also studied. A comparison between NO3- records from different Svalbard ice cores and NOx and SOx emission profiles from different regions shows that the major source regions affecting Svalbard are Western Europe and North America, followed by Central Europe and former USSR. Post-1950s δ15N-NO3- measured at Lomonosovfonna is influenced mainly by fossil fuel combustion, soil emissions, and forest fires. There is an east-west gradient in snow NO3- stable isotopes during 2010/2011, with lower δ15N-NO3- and higher δ18O-NO3- values at eastern sites; the results evidence differences in the origin of air masses arriving at Svalbard sites, mainly Eurasia, to the eastern sites, and Northern Europe to the western sites. The effects of post-depositional change on the ice core chemistry were studied, finding that 45% of annual snowpack suffers melt at Lomonosovfonna during the last 60 years. Percolation lengths were estimated as ≈1 m for most of ions; therefore, it is expected that the atmospheric ionic signal is preserved at annual or bi-annual resolution within the last 60 years at the Lomonosovfonna summit. The results presented here suggest that NO3- stable isotopes from Svalbard ice cores are useful to describe different sources and source regions of NOx, contributing to the assessment of nitrogen enrichment for this region. / Halten av reaktivt kväve (Nr) har ökat i atmosfären som en följd av mänskliga aktiviteter och har lett till en anrikning av nitrat (NO3-) nedfallet i Arktis. Ekosystemen i de Arktiska områdena är mycket sköra och extremt anpassade till den låga tillgången på tillgängligt kväve, ett förhållande som drastiskt kan ändras genom en ökad våt och torr deposition av Nr. Studier av iskärnor från både Grönland och Svalbard har visat på en fördubbling av kvävenedfallet under de senaste hundra åren. Potentiellt så kan analyser av kvävets och syrets stabila isotoper (δ15N-NO3- and δ18O-NO3-) i nitrat från iskärnor ge information om de kväveoxidkällor, oxidations- och transportvägar som påverkar nitrat halten i Arktis. Dock är nitrat sammansättningen i is svårtolkat eftersom det nitrat som återfinns i isen kan härstamma från flera olika källor och där även flera post-depositionsprocesser har beskrivits, t.ex. fotolys, evaporation, diffusion och omlokalisering som följd av snösmältning. Denna doktorsavhandling använder såväl nitrat halter som des stabila isotoper från iskärnor, snö- och nederbördsprover från Svalbard, för att fastställa de naturliga och antropogena källor av nitrat som influerar denna del av Arktis. I tillägg till detta så har även snösmältningsförsök gjorts för att undersöka hur nitratet påverkas av perkolationsprocesser. En jämförelse av nitratkompositionen mellan iskärnor och snöprofiler från olika delar av Svalbard visar att de huvudsakliga källregionerna för Nr till denna del av Arktis är Västeuropa och Nordamerika, följt av Centraleuropa och forna Sovjetunionen. För perioden 1950 och fram till i dag så påvisar δ15N-NO3- värden mätt från en Lomonosovfonna (centrala Svalbard) iskärna en stark influens från förbränning av fossila bränslen följt av utsläpp från åkermarker samt för de sista tio åren en influens av Ryska skogsbränder. Generellt så finns det även en öst-västlig gradient bland de stabila isotoperna av nitrat, med lägre δ15N-NO3- och högre δ18O-NO3- värden på Svalbards östsida i 2010/2011. Resultaten visar på en skillnad i ursprungskällan av luftmassor, där östra Svalbard påverkas mest av luft från Eurasien medan västra Svalbard påverkas med av Nordeuropa. När det gäller perkolationens effekt på jonkoncentrationen, så påvisar 60 års iskärnedata att 45% av den årliga vinterackumulationen smälts bort under sommaren på Lomonosovfonna. Detta medför en förflyttning av de flesta joner nedåt i snön, med en perkolationslängd på ca 1 m, och den ursprungliga nitrat sammansättningen förväntas därför bevaras på årlig eller vartannat års basis. Resultaten som presenteras här tyder på att iskärnedata, vad gäller nitrat och dess stabila isotoper, från Svalbard är representativa för att beskriva de olika källor och regioner som bidrar till kvävetillförseln i denna del av Arktis.

Environmental scientists use ice-core records to reconstruct past atmospheric conditions. Anthropogenic and natural sources of emissions can be traced when analyzing ions in the ice, which is included in the science of glaciochemistry. Sulfate is an excellent ion to use in these studies since it is traceable to these emissions. This study is therefore focused on the sulfate ion, how its concentration has fluctuated over the last 200-years and when a change of trend occurred. The ice-cores used in this study were extracted at Lomonosovfonna, Svalbard, and analyzed by Ion Chromatography (IC). The new data that has been brought forth in this study covers nss-SO42- concentrations in the years of 1998-2012 and is connected to previous extracted ice-core records. The results of nss-SO42- concentration in the ice-cores confirm the change of trend in the 1970s. The increasing trend in the result correlate with historical emissions and the decrease after the change of trend enhances less anthropogenic impact on the atmosphere. / Miljöforskare använder sig av isborrkärnor för att återskapa tidigare atmosfäriska förhållanden. Antropogena och naturliga utsläppskällor kan spåras genom att analysera joner i isen. Sulfat är en utmärkt jon att använda sig av i dessa studier, eftersom den kan anknytas till dessa utsläpp. Denna studie fokuserar därför på sulfatjonen, hur dess koncentration har ändrats under de senaste 200-åren och på det trendbrott som har ägt rum. Isborrkärnorna som har använts i denna studie borrades upp på Lomonosovfonna, Svalbard, och analyserades med jonkromato-grafi. Ny data som har tagits fram i den här studien täcker nss-SO42- koncentrationen mellan 1998-2012 och är sammankopplad med tidigare framtagen data från samma plats. Resultatet av nss-SO42- koncentrationen i isborrkärnorna bekräftar trendbrottet som inträffade på 1970-talet. Den ökande trenden i resultatet korrelerar med historiska utsläpp och minskningen efter trendbrottet påvisar mindre antropogen påverkan på atmosfären.

Ce travail de thèse est centré sur l'analyse des compositions isotopiques de la glace (d18O et dD) de deux nouvelles carottes de glace longues provenant des régions subtropicale et tempérée des Andes. La première carotte, longue de 42m, a été extraite en 2003 au col du glacier Coropuna au Pérou (72°39'W, 15°32'S, 6425m) et la deuxième de 122m au sommet du glacier San Valentin au Chili (46°35'S, 73°19'W, 4032m) en 2007. L'étude a porté sur la représentativité du signal isotopique comme archive du climat sur le dernier siècle, correspondant à la totalité de la carotte du Coropuna et les 70 premiers mètres au San Valentin, dans deux régions climatiques différentes. Nous avons observé que les enregistrements des signaux isotopiques sont affectés par des processus de post-dépôt. Au col du Coropuna, le signal est lissé par homogénéisation en dessous de 3m de profondeur à cause de la percolation d'eau de fonte et de la diffusion isotopique via un flux de vapeur, et aucune interprétation climatique n'est possible à partir du signal isotopique. Au so mmet du San Valentin, les vents forts, présents toute l'année, érodent et/ou redistribuent la majorité des précipitations annuelles en créant certainement des hiatus sur une voire plusieurs années ou, au contraire, des dépôts exceptionnels de plusieurs mètres. Ces conditions rendent l'identification des cycles isotopiques annuels difficile et aucune relation entre les isotopes et les paramètres climatiques n'a pu être établie due à une datation très incertaine. / This work is focused on the analyses of two new isotopic records (d18O and dD) from Andean ice cores in the subtropics and temperate latitudes. The first 42 m-long ice core was extracted in 2003 from the saddle of Coropuna glacier in Peru (72°39'W, 15°32'S, 6425 m), and the second 122 m-long core in 2007 from the San Valentin summit in Chile (46°35'S, 73°19'W, 4032 m). The isotopic signals were investigated for their suitability as climate archives over the last century, covering the 42 m-long ice core from Coropuna and the first 70 meters of the core from San Valentin, in two different climatic regions. We observed that the isotopic records are affected by post-depositional processes. At the saddle of Coropuna, isotopic homogenization occurs below 3 m as a result of meltwater percolation and isotopic diffusion, and thus the climatic interpretation is not possible. At the San Valentin summit, removal and/or re-deposition of snow by strong winds occurring throughout the year may create a lack of one or more annual snow layers or, on the other hand, may cause unexpected deposits of several meters. Due to these potential conditions, we cannot always identify the annual isotopic cycles and the isotopes histories show no significant correlation with the climatic parameters because of an uncertain dating.

No description available.