Th. 3e cycle--Géophys.--Grenoble 1, 1980. N°: 132.

La dernière période glaciaire est marquée par la présence de deux grandes calottes boréales recouvrant l’actuel Canada et le nord de l’Eurasie. Ces calottes constituent un élément actif du système climatique en interagissant avec les différentes composantes du système Terre. L’objectif de cette thèse est de déterminer par quels mécanismes les changements de circulation atmosphérique lors du dernier cycle glaciaire induisent potentiellement une téléconnexion entre les paléo-calottes de l’hémisphère nord. L’utilisation d’un modèle couplé climat-calotte simplifié m’a permis de tester séparément l’influence de la topographie et de l’albédo des calottes sur les champs de température et de précipitation lors du dernier cycle glaciaire, et de mettre en évidence le rôle de la circulation atmosphérique dans la synergie entre les paléo-calottes de l’hémisphère nord. Pour étudier plus en détail les mécanismes de cette interaction, l’utilisation d’un modèle de circulation générale s’est avérée nécessaire. J’ai tout d’abord effectué une inter-comparaison des modèles ayant participé à l’exercice PMIP3 pour le dernier maximum glaciaire (DMG). Cette inter-comparaison a permis d’illustrer l’impact des conditions glaciaires sur le décalage du courant-jet en Atlantique Nord et d’établir un lien entre ce décalage et les précipitations au sud de l’Europe. Enfin, à l’aide d’expériences idéalisées menées avec le modèle atmosphérique LMDZ, j’ai pu étudier le rôle de chacune des calottes dans les changements de circulation atmosphérique observés auDMG. Cette étude montre en particulier l’influence notable de la calotte nord-américaine sur le bilan de masse de surface de la calotte eurasienne. / The last glacial period is characterized by the presence of two large ice sheets covering Canada and North Eurasia. These ice sheets are a key element of the climatic system by interacting with all the components of the Earth system. The aim of this thesis is to determine by which mechanisms changes in atmospheric circulation may have induced a teleconnexionbetween the Northern hemisphere paleo-ice sheets. The use of a simplified coupled climate-ice sheet model allowed to test separately the influence of the ice-sheet topography and albedo on temperature and precipitation fields throughout the last glacial cycle and to highlight the role of atmospheric circulation within the synergy of past boreal ice sheets.To investigate in more details the underlying mechanisms, the use of a general circulation model was necessary.I therefore carried out an inter-comparisonof the PMIP3 models to examine the GCM responsesto glacial conditions. This work allowed to determinethe role of glacial conditions on the shift of the NorthAtlantic jet stream position and to establish a relationshipbetween this shift and the amount of precipitationover southern Europe. The last part of this thesisis devoted to the respective role of each ice sheeton atmospheric circulation changes observed underglacial conditions. To achieve this, I performed idealizedexperiments with the atmospheric circulationmodel LMDZ. The results highlight the key influenceof the North American ice sheet on the Eurasian icesheet surface mass balance.

L'évolution d'une quinzaine de glaciers de la Cordillère Orientale de Bolivie (16-17°S ; 68°W), depuis leur phase d'extension maximale du Petit Age Glaciaire (PAG) jusqu'à la fin du 20ème siècle, a pu être reconstruite sur la base des dix principales moraines observées sur les marges proglaciaires et de six couples de photographies aériennes. L'ensemble des moraines, dont la correspondance géomorphologique a pu être établie d'un glacier à l'autre, a été daté par lichenométrie (Rhizocarpon geographicum s.l.) en utilisant une nouvelle méthode de traitement statistique des données basée sur la théorie des valeurs extrêmes. Le maximum d'extension des glaciers est daté de la deuxième moitié du 17ème siècle. Les glaciers ont gardé, jusque durant la première moitié du 18ème siècle, une position quasiment équivalente à ce maximum. A partir des années 1730-40 s'amorce une phase de retrait continue des glaciers. Les moraines les plus importantes attestent de périodes de stagnation des fronts ou de réavancées n'ayant cependant jamais été d'ampleur suffisante pour remanier les dépôts morainiques précédemment mis en place. La fin du 19ème et le début du 20ème siècle sont marqués par une accélération du recul des glaciers. Durant le 20ème siècle, la décrue reste rapide. Sur l'ensemble de la période d'étude, les glaciers enregistrent une perte moyenne de près de 60% de leur surface maximale, ce qui correspond à une remontée d'environ 135 m de l'altitude de leur ligne d'équilibre. Les datations du maximum du PAG et des stades morainiques ultérieurs, aussi bien que l'évolution des glaciers boliviens depuis la fin du 19ème siècle sont concordants avec les données disponibles dans d'autres massifs des Andes intertropicales, notamment au Pérou et en Equateur. On émet l'hypothèse d'un synchronisme de l'évolution des glaciers à l'échelle régionale en réponse à un forçage climatique commun. L'interprétation paléoclimatique des données obtenues permet de supposer que l'extension maximale des glaciers boliviens correspond à une période pendant laquelle les précipitations étaient supérieures de 20 à 30% à leur niveau actuel et les températures inférieures de 0,4 à 0,6°C. En outre, on note la concomitance entre les périodes de moindre activité solaire et celles d'avancée des glaciers. Le retrait, à partir de la première moitié du 18ème siècle, serait en grande partie dû à une baisse des précipitations. Ces hypothèses sont en accord avec les indications issues d'autres « proxies » du climat, encore peu nombreux dans cette région des Andes, que sont par exemple les carottes de glace extraites de la calotte glaciaire de Quelccaya au sud du Pérou. L'occurrence de nombreux et intenses phénomènes El Niño à la fin du 19ème et au début du 20ème siècle, mise en évidence par plusieurs indicateurs, pourrait être responsable de l'accélération du retrait des glaciers à cette période et aurait sans doute précipité la fin du PAG à l'échelle des tropiques andins. Contrairement aux périodes précédentes pendant lesquelles l'évolution des glaciers semble avoir été principalement contrôlée par les précipitations, leur retrait durant le 20ème siècle apparaît comme résultant d'une hausse combinée des températures et de l'humidité.

Cette thèse offre des mesures systématiques sur les variations des fronts de ce glacier de vallée. Ces données ont été complétées par la cartographie du lit rocheux, l'étude des bilans et les vitesses. Les informations concernant la géométrie, l'écoulement et les variations au court du temps 1891-1979 sont acquises.

Dans le cadre du projet hydroélectrique d 'Emosson, l'EDF a dû capter le torrent sous-glaciaire d'Argentière à une altitude supérieure à celle du plan d 'eau du barrage d'Emosson, c'est-à-dire vers 2000 m, au niveau du verrou de Lognan . En 1975, l'eau qui s'écoulait jusque là dans le sillon principal en a progressivement disparu. Elle s ' écoule maintenant près de la rive droite . C 'est pour ces raisons que la Société d'Emosson a demandé au Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement d'étudier d'une part le problème de la prévision des crues et décrues du glacier, d'autre part celui de l'écoulement des eaux sous-glaciaires d'Argentière. Le premier de ces problèmes est lié à l'un des principaux thèmes de la glaciologie actuelle, la réaction des glaciers tempérés aux variations climatiques, qui nécessite l'étude de la dynamique de ces glaciers. Le second concerne l'hydrologie sous - glaciaire, c'est- à -dire l'étude de l'eau liquide dans et sous les glaciers. Ce thème a été relativement peu abordé du fait des difficultés que rencontrent les études de terrain. Le premier chapitre est constitué par l 'étude des bilans mesurés aux différentes lignes de balises que le laboratoire relève depuis 1975. Ces bilans satisfont assez bien au modèle statistique linéaire de Lliboutry (1974) . Aussi peut-on estimer les variations centrées du bilan de masse du glacier depuis 1975 . Celles - ci sont assez bien corrélées avec celles estimées au Glacier de Saint-Sorlin. Un modèle est proposé pour décrire les bilans de différents glaciers. Le second chapitre traite des réactions du glacier aux variations du bilan en analysant les variations du niveau de la glace mesuré à différents profils transversaux depuis le début du siècle. Un mécanisme est proposé pour expliquer la crue observée sur la langue terminale en 1970-75. Les vitesses annuelles mesurées aux différentes lignes de balises depuis 1975 sont analysées au chapitre 3 et utilisées au chapitre 4 pour calculer les débits de glace à travers différentes sections et faire le bilan de masse de différentes tranches de glacier. Au chapitre 5, afin d'expliquer les variations de la vitesse en surface, celles- ci sont étudiées à l 'échelle du mois. Les variations saisonnières importantes observées ne s'expliquent qu'en faisant intervenir les conditions hydrologiques à la base du glacier. La dynamique et l'hydrologie du glacier semblent très étroitement liées . Dans le chapitre 6 sont analysées les observations effectuées au cours de la campagne de forages de 1980. Une "nappe d 'eau" intraglaciaire est mise en évidence à l'amont du verrou de Lognan. Il semble que le glacier se comporte d'une manière intermédiaire entre un milieu perméable et un milieu karstique. Les deux derniers chapitres concernent des calculs numériques utilisés dans les chapitres précédents. Au chapitre 7, on tente de calculer les vitesses en profondeur à partir des vitesses mesurées à la surface d'un glacier. Mais une instabilité numérique apparait avant que le lit ne soit atteint. Au chapitre 8, le profil piézométrique de différents chenaux est calculé à partir d'une théorie établie par Rothlisberger (1972) selon laquelle la fermeture des chenaux par déformation de la glace est compensée par la fonte produite par dissipation d'énergie newtonienne.

A new Earth system model of intermediate complexity, LOVECLIM, has been developed in order to study long-term future climate changes. In particular, LOVECLIM includes an interactive Greenland and Antarctic ice sheet model (AGISM) as well as an oceanic carbon cycle model (LOCH). Those climatic components can have a great impact on future climate. However, most studies investigating future climate changes do not take them into account. The few studies in recent literature assessing the impact of polar ice sheets on future climate draw very different conclusions, which shows the need for developing such a model. The aim of this study is to analyse the possible perturbations of climate induced by human activities over the next millennia. A particular attention is given to the evolution of the oceanic thermohaline circulation. A series of numerical simulations have been performed with LOVECLIM over the next millennia using various forcing scenarios. The global equilibrium warming computed by the model ranges from 0.55°C to 3.75°C with respect to preindustrial times. The model does not simulate a complete shut down of the oceanic thermohaline circulation but a transient weakening followed by a quasi-recovering at equilibrium. In most of the projections, the Greenland ice sheet undergoes a continuous reduction in volume, leading to an almost total disappearance in the most pessimistic scenarios. The impact of the Greenland deglaciation on climate has been assessed through sensitivity experiments. The removal of the Greenland ice sheet is responsible for a regional amplification of the global warming inducing a total melt of Arctic sea ice in summer. The freshwater flux from Greenland generates large salinity anomalies in the North Atlantic Ocean that reduce the rate of North Atlantic Deep Water formation, slowing down the oceanic thermohaline circulation.

A new Earth system model of intermediate complexity, LOVECLIM, has been developed in order to study long-term future climate changes. In particular, LOVECLIM includes an interactive Greenland and Antarctic ice sheet model (AGISM) as well as an oceanic carbon cycle model (LOCH). Those climatic components can have a great impact on future climate. However, most studies investigating future climate changes do not take them into account. The few studies in recent literature assessing the impact of polar ice sheets on future climate draw very different conclusions, which shows the need for developing such a model. The aim of this study is to analyse the possible perturbations of climate induced by human activities over the next millennia. A particular attention is given to the evolution of the oceanic thermohaline circulation. A series of numerical simulations have been performed with LOVECLIM over the next millennia using various forcing scenarios. The global equilibrium warming computed by the model ranges from 0.55°C to 3.75°C with respect to preindustrial times. The model does not simulate a complete shut down of the oceanic thermohaline circulation but a transient weakening followed by a quasi-recovering at equilibrium. In most of the projections, the Greenland ice sheet undergoes a continuous reduction in volume, leading to an almost total disappearance in the most pessimistic scenarios. The impact of the Greenland deglaciation on climate has been assessed through sensitivity experiments. The removal of the Greenland ice sheet is responsible for a regional amplification of the global warming inducing a total melt of Arctic sea ice in summer. The freshwater flux from Greenland generates large salinity anomalies in the North Atlantic Ocean that reduce the rate of North Atlantic Deep Water formation, slowing down the oceanic thermohaline circulation.

Cette these presente l'evolution temporelle des concentrations en metaux lourds (pb, cd, zn et cu) mesurees dans les neiges de Summit (Groenland central) deposées entre 1773 et 1992. Les resultats obtenus mettent en evidence que les activites industrielles ont largement pollue la troposphere de l'hemisphere nord a l'echelle globale. Pour le plomb, nous confirmons et completons pour la premiere fois l'augmentation d'un facteur 200 depuis les niveaux naturels (il y a 8000 ans) observé pour les neiges du milieu des années 1960, mise en evidence par c. Patterson et ses collègues en 1969. L'augmentation observee pour les autres metaux (8 fois pour cd, 5 et 4 fois pour zn et cu) montre pour la première fois l'émergence de la source anthropique sur la période 1773-1970. Malgrè la décroissance très nette des concentrations en plomb (6.3 fois), en cadmium (2,3 fois) et en zinc (1.7 fois) observée sur la periode 1970-1992, les teneurs actuelles en métaux lourds des neiges du Groenland central sont encore supérieures aux concentrations observées pour les glaces de l'Holocène, ce qui prouve que les cycles atmosphériques biogéochimiques sont toujours largement dominés par les émissions d'origine humaine.

Ce mémoire expose les résultats d'analyses sédimentologiques effectuées sur des sédiments d'origine fluvio- glaciaire quaternaire de la plaine de Bièvre-Valloire, en Bas- Dauphiné . (Carte géologique au l/80.000ème, feuilles de Saint-Etienne (177) et Grenoble (178) . Mon travail étant sédimentologique, je me suis basée sur la stratigraphie de ces dépôts établie par F. BOURDIER dans sa thèse (1961) . J'ai récolté des échantillons des différents faciès de chacune des périodes qu'il distingue, au cours des étés 1960, 1961, 1962 .

Le volcanisme plinien modifie le climat pendant plusieurs années en injectant de grandes quantités de dioxyde de soufre directement dans la stratosphère, oxydé ensuite en gouttelettes d'acide sulfurique qui réfléchissent les rayonnements solaires et changent les propriétés radiatives de l'atmosphère. L'étude de signaux volcaniques préservés dans les archives glaciaires, consistait jusqu'à présent à simplement mesurer les concentrations de sulfate. Nous proposons l'utilisation de nouveaux traceurs que sont les anomalies isotopiques de l'oxygène et du soufre de sulfate volcanique enregistré à Dôme C et Pôle Sud pour apporter de nouvelles informations sur le volcanisme passé.<br />Une étude de l'évolution temporelle des anomalies isotopiques de l'oxygène et du soufre dans les sulfates volcaniques de l'Agung (mars 1963) et du Pinatubo (juin 1991) a été menée. L'anomalie isotopique du soufre change de signe au cours du temps et passe d'une phase positive, au début du dépôt de sulfate à une phase négative à la fin. Ce changement de signe s'accompagne d'un appauvrissement en isotopes lourds avec le temps. L'anomalie isotopique du soufre est créée à partir d'une réaction d'oxydation photochimique de SO2 en acide sulfurique, suggérant un processus rapide qui dure un mois environ. L'anomalie isotopique de l'oxygène, quant à elle, a permis d'établir un lien avec l'oscillation quasi-biennale de la stratosphère.<br />Douze signaux volcaniques ont été étudiés dans leur globalité au cours du dernier millénaire. L'anomalie isotopique du soufre a permis d'identifier 6 éruptions volcaniques stratosphériques révélant l'utilité d'un tel traceur lorsque la nature des éruptions est méconnue.