Proefschrift - Utrecht. / "Stellingen": p. [147]-[148]. Errata: p. [149]. "Lijst van geschriften door Jean Brunhes": p. [142]-144. "Litteratuur": p. [145]-146.

Parmi les méthodes de reconstitution de l'histoire du champ géomagnétique, l'étude des variations de la production atmosphérique d'isotopes cosmogéniques s'est récemment développé. Cette production est modulée au premier ordre et aux échelles multimillénaires par l'intensité du champ géomagnétique. Son enregistrement dans les archives de l'environnement terrestre en apporte une lecture indépendante, donc complémentaire des méthodes paléomagnétiques. Ce travail vise à retracer les changements de taux de production de 10Be enregistrés dans les sédiments marins, afin de restituer les variations du moment géomagnétique depuis environ 800 000 ans. Les rapports 10Be/9Be authigéniques mesurés par Spectrométrie de Masse par Accélérateur le long de trois séquences de différentes latitudes, permettent de caractériser la production globale de 10Be sur deux intervalles de temps. (1) Lors de la baisse du moment dipolaire associée à l'excursion Laschamp (~41 000 ans BP), la surproduction de 10Be à 38°N et 2°S, confirmée par des mesures de 10Be/230Thxs, est identique à celle restituée dans les glaces du Groenland. (2) L'étude menée sur une carotte prélevée à l'équateur couvrant l'intervalle 800 000 – 250 000 ans BP (époque Brunhes), révèle les phases successives de surproduction globale de 10Be déclenchées par les chutes de moment dipolaires liées à l'inversion Brunhes-Matuyama d'une part et d'autre part à une dizaine d'excursions documentées. La calibration de ces enregistrements avec des valeurs absolues disponibles dans la littérature permet la quantification des moments dipolaires. / Among the methods for reconstructing the geomagnetic field history, studying the variations in cosmogenic isotopes production in the atmosphere has recently developed. At multi millennial scales, this production is mainly modulated by the geomagnetic field intensity. Its record in terrestrial archives provides an independent reading to complement paleomagnetic methods. This work aims at tracing the changes in 10Be production rates recorded in marine sediments, in order to reproduce the geomagnetic variations for the past 800,000 years. Authigenic 10Be/9Be ratios measured using Accelerator Mass Spectrometry along three sequences from different latitudes, characterize the 10Be global production during two time intervals. (1) During the dipole moment low associated with the Laschamp excursion (~ 41,000 years BP), the 10Be overproduction at 38°N and 2°S, confirmed by measurements of 10Be/230Thxs, is identical to that recorded in the Greenland ice sheet. (2) Studying a core collected near the equator and covering the interval 800,000 – 250,000 years BP (Brunhes epoch) reveals the successive phases of global 10Be overproductions triggered by dipole moment lows associated to the Brunhes-Matuyama reversal and also to several other documented excursions. Calibrating these records with absolute values available in the literature allows quantifying dipole moments. These are then compared to paleomagnetic reference reconstructions over the same time series. Bearing out the number and extent of these dipole field lows allows considering to refine their chronology before using their features to get a better understanding of the geodynamo rhythms throughout the last Million years.

The characteristic glacial and interglacial cycles of the Pleistocene underwent a climatic transition at ~430 ka known as the Mid- Brunhes Event (MBE). Many studies, particularly from the Southern Hemisphere have noted that after this transition, the amplitude of the climatic cycles increased. Despite the indication of an MBE signal in many globally distributed paleoclimate records, the geographic extent of the climatic transition remains unknown and its presence in northern hemisphere and terrestrial records is debated. Lake El’gygytgyn is located in the far- east Russian Arctic and provides the longest, most continuous record of Arctic climate (3.6 Ma). This study examines organic biomarkers in the Lake El’gygytgyn sediment core to determine if the MBE is expressed in the terrestrial Arctic. The paleoclimate reconstruction spans the interval of 340- 730 ka at a resolution of ~3 ka. Branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers (brGDGTs) are utilized to reconstruct temperature and plant leaf wax n-alkanes are used to examine vegetation changes. Statistical analysis of this, and other existing proxy data, indicates that a signal of the MBE is preserved in the Lake El’gygytgyn sediment record. BrGDGT temperature reconstructions suggest the terrestrial Arctic experienced both the warmest interglacials and coldest glacial periods after the MBE climatic transition. Arid glacial intervals and wetter interglacials are recorded by changes in the average chain length of n- alkanes, with wetter interglacials predominating after the MBE.

L’océan Indien est le lieu de processus atmosphériques et océaniques majeurs dont les répercussions en terme climatique peuvent être de grandes importances. Cette thèse se propose de documenter les forçages, les variabilités, les impacts et les interactions de la mousson Indo-asiatique et du courant des Aiguilles à l’échelle orbitale (incluant les conditions glaciaires-interglaciaires) au cours de la période Quaternaire.Si le maximum d’insolation (minimum de précession et maximum d’obliquité) initie les fortes moussons Indo-asiatiques, des forçages internes au système climatique jouent également un rôle majeur pour expliquer leur dynamique (fort vents et précipitations), en particulier le changement de volume de glace de l’hémisphère Nord et l’export de chaleur latente de l’océan Indien Sud. La prédominance de ces forçages internes est propre à la mousson Indo-asiatique et la distingue des moussons boréales Africaines. Ceci indique que le concept de mousson globale n’est pas valable à l’échelle orbitale.Concernant l’hémisphère Sud, les variations de température de surface du courant des Aiguilles exercent un contrôle important sur le climat Sud Africain (la végétation et les précipitations). Ce courant permet également le transfert plus ou moins important de chaleur et de sel vers l’océan Atlantique Sud par l’intermédiaire de la migration de la convergence subtropicale et des vents d’ouest associés. Ce mécanisme, contrôlé fortement par la dynamique des hautes latitudes Sud, affecte la circulation thermo-haline globale et constitue un acteur important des transitions glaciaires-interglaciaires et des changements de mode de variabilité climatique au cours du Quaternaire (Transition Mid-Pleistocène et évènement du Mid-Brunhes). Les changements induits dans le climat de l’Hémisphère Nord, et notamment le volume de glace, pourraient ensuite se répercuter sur la dynamique de la mousson. En revanche, l’effet des moussons sur le courant des Aiguilles parait mineur. Toutefois, les interactions entre la mousson Indo-asiatique, l’ENSO et les éventuels IOD (dipôles climatiques de l’océan Indien) pourraient affecter la dynamique du courant. / The Indian Ocean is the place of major atmospheric and oceanic processes with large potential repercussions on the global climatic system. This thesis investigates forcing, variations, impacts and interactions of the Indo-Asian monsoon and of the Agulhas current at the orbital scale (including glacial-interglacial conditions) over the Quaternary period.Insolation maximum (precession minimum and obliquity maximum) initiates strong Indo-Asian monsoons, but processes internal to the climate system, in particular Northern Hemisphere (NH) ice volume changes and the latent heat export of the south Indian Ocean, play a major role to explain their dynamics (strongest winds and precipitation). The predominance of these internal forcings is a specificity of the Indo-Asian monsoon and distinguishes it from African boreal monsoons. This indicates that the concept of a global monsoon at the orbital scale is a misnomer.Concerning the Southern hemisphere, sea surface temperature variations of the Agulhas current exert an important control upon the South African climate (vegetation and precipitation). This current also participates to the transfer of heat and salt towards the South Atlantic Ocean whose intensity is mainly related to the migration of the subtropical convergence and associated westerlies winds. This mechanism, strongly controlled by high southern latitudes dynamics, affects the global overturning circulation and plays an important role for glacial-interglacial transitions and changes in modes of climate variability during the Quaternary (Mid-Pleistocene Transition and Mid-Brunhes event). Induced Northern hemisphere climate changes, in particular ice volume, could in turn influence monsoon dynamics. On the other hand, the effect of monsoons on the Agulhas current seems to be of minor importance. However, interactions between the Indo-Asian monsoon, ENSO and the possible IOD (Indian Ocean climatic Dipole) could affect the dynamic of the current.