Dans un contexte de changement climatique, la connaissance des climats passés permet de mieux cerner<br />l'évolution future du climat. Les isotopes stables de l'eau constituent un excellent proxy paléo-climatique. Les<br />propriétés physiques des isotopes lourds de l'eau (H182 O; HDO) induisent des fractionnements isotopiques,<br />qui dépendent de la température et du taux de distillation. Sous réserve d'une inversion bien conditionnée du<br />signal isotopique, on peut reconstruire les variations passées du climat à partir d'archives isotopiques. Les carottes<br />de glace andines constituent un enregistrement unique de la variabilité du climat tropical. En revanche,<br />la complexité de la circulation atmosphérique rend plus ardue l'interprétation de leur signal isotopique.<br />En conséquence, nous avons développé au cours de cette thèse un module traitant du fractionnement<br />des isotopes stables de l'eau au sein du modèle de circulation régionale REMO pour application au cas de<br />l'Amérique du Sud. Le manuscrit retrace les principales étapes de la thèse. Il s'agit de la mise en perspective<br />du travail de thèse dans la problématique du changement climatique ; la description du modèle de circulation<br />régionale REMOiso et de son module traitant des isotopes de l'eau ; la validation initiale de REMOiso sur<br />l'Europe ; l'étude des variations saisonnières des précipitations, de la circulation atmosphérique régionale et<br />du signal isotopique en Amérique du Sud ; de l'enregistrement par les isotopes stables de l'eau de la mousson<br />sud-américaine.

La concentration en isotopes de l'eau dans les glaces polaires et les sédiments marins est un précieux indicateur des températures passées si l'on comprend bien les échanges isotopiques entre l'océan, l'atmosphère et la cryosphère. La dynamique et la capacité de stockage des calottes glaciaires demeurent cependant méconnues à cause de la rareté des prélèvements de glace. Cette thèse, basée sur la modélisation de la glace en 3D, développe une méthode de traçage pour suivre les particules de glace afin de retrouver leurs conditions de déposition et de prédire la fine stratigraphie des calottes du Groenland et de l'Antarctique. La méthode est validée en comparant la prédiction du modèle avec les couches de glace aux sites de forage polaire profonds. En utilisant le modèle d'évolution du Groenland de l'UBC (Marshall et Clarke 1997) et les traceurs aux sites de GRIP, Dye 3 et Camp Century, j'étudie le climat lors de la précédente période inter-glaciaire, il y a 127000 ans, et trouve que la fonte de glace au Groenland provoqua une montée de 3.5 à 4.5 m du niveau des mers. La méthode est aussi appliquée aux conditions de déposition de la glace prélevée en Antarctique à Vostok, Dome Fuji et Dome C en combinant les traceurs au modèle de calotte du LGGE (Ritz et al. 2001). Je teste ainsi les hypothèses d'interprétation des enregistrements climatiques et examine les changements d'altitude et de morphologie de la calotte antarctique. Ayant prédit la fine stratigraphie des calottes polaires, j'en déduis la première estimation glaciologique de leur composition isotopique moyenne pour le présent et le passé et boucle ainsi le budget en isotope de l'eau de notre planète.