Climate of the next million years : which scenarios for the future?

Le climat du prochain million d'années : quels scénarios pour le futur ? Tandis que de nombreuses études s'intéressent à l'impact des émissions anthropiques de gaz à effet de serre sur le climat du prochain siècle, très peu s'intéressent aux impacts à plus grande échelle de temps, de plusieurs dizaines de milliers d'années jusqu'à un million d'années. Cependant, dû au long temps de résidence du CO2 dans les enveloppes superficielles de la Terre, les émissions anthropiques actuelles vont impacter le climat bien au-delà du prochain siècle.L'objectif de cette thèse est d'élargir le cadre des études actuelles sur le climat du prochain million d'années, en revisitant certaines des hypothèses classiquement faites. Les études existantes considèrent rarement une fonte partielle ou totale de la calotte Antarctique et supposent que les concentrations atmosphériques de CO2 reviennent à la valeur pré-industrielle au bout de centaines de milliers d'années, grâce à la rétroaction des silicates.Dans cette étude, nous considérons les évolutions possibles de la calotte Antarctique.Plus précisément, j'ai étudié l'équilibre de la calotte Antarctique pour différents niveaux de CO2 atmosphérique, en utilisant le modèle système terre de complexité intermédiaire iLOVECLIM, couplé au modèle de calotte Antarctique GRISLI. Pour cela, j'ai d'abord appliqué des niveaux de CO2 croissants, jusqu'à ce que la calotte Antarctique fonde entièrement, puis j'ai appliqué des niveaux de CO2 décroissants, jusqu'à ce que la calotte re-grossisse. Nos résultats montrent qu'il y a un fort effet d'hystérésis. Notre configuration permet de prendre en compte la rétroaction de l'albédo sur la fonte, et produit des transitions entre des états de l'Antarctique englacés ou désenglacés plus brutales que dans des études ne prenant pas en compte cette rétroaction. La limite en CO2 conduisant à une glaciation ou déglaciation de l'Antarctique dépend de la configuration orbitale.En parallèle, j'ai développé un modèle conceptuel pour le cycle du carbone géologique, qui comporte des équilibres multiples, ayant pour objectif de reproduire des cycles de plusieurs millions d'années dans le d13C, en cohérence avec les données. Ces éventuels équilibres multiples dans le cycle du carbone pourraient donner lieu à une évolution du CO2 atmosphérique à long terme très différente de celle modélisée dans de précédentes études.Enfin, nous discutons des implications de nos résultats sur une possible sortie du Quaternaire, avec non seulement une fin des glaciations de l'hémisphère Nord mais aussi une fonte totale de la calotte Antarctique.