Apports polliniques dans les sédiments marins du large de la Patagonie Chilienne

Durant ces dernières décennies, dans un contexte de réchauffement climatique ponctué par la répétition d‘évènements météorologiques extrêmes (canicules, inondations, tempêtes,…) la communauté scientifique s‘intéresse et s‘interroge sur les liens entre l‘activité humaine et ses conséquences sur le changement climatique futur. Depuis le début de l‘ère industrielle, l‘activité anthropique, responsable des rejets croissants de gaz à effet de serre (CO2, CH4, N2O,…), a perturbé la composition chimique de l‘atmosphère. D‘après le dernier rapport du Groupe d‘Expert Intergouvernemental sur l‘Evolution du Climat (GIEC), l‘activité anthropique semble donc être à l‘origine du réchauffement observé par un effet de serre additionnel lié à l‘augmentation des gaz à effet de serre (IPCC, 2007). Cependant, faisant suite aux vives polémiques suscitées par de ce rapport et en particulier sur l‘origine du réchauffement climatique, l’Académie des Sciences (2010) a conclu que :

“Plusieurs indicateurs indépendants montrent une augmentation du réchauffement climatique de 1975 à 2003 (…) principalement due à l’augmentation de la concentration du CO2 dans l’atmosphère (…) et, à un moindre degré, des autres gaz à effet de serre (…) incontestablement due à l’activité humaine”.

L‘augmentation continue du réchauffement climatique durant les prochaines décennies risque d‘avoir des conséquences catastrophiques et difficilement réversibles sur les systèmes physiques. Par exemple, un réchauffement climatique accru pourrait diminuer les précipitations dans certaines régions soumises à un climat méditerranéen comme la zone centrale du Chili (Vera et al., 2006). Ceci pourrait avoir des répercussions économiques et sociales encore difficile à évaluer dans cette région parmi les plus peuplées du Chili. Des changements climatiques rapides pourraient aussi avoir des conséquences importantes sur les systèmes biologiques et en particulier sanitaire comme une possible prolifération des maladies tropicales contagieuses à transmission vectorielle type “Paludisme” ou une augmentation des maladies d‘origines alimentaires et hydriques, surtout dans le contexte actuel de forte croissance démographique. Pour tenter de mieux prévoir l‘évolution du climat et son impact au cours des prochaines décennies, des modèles numériques sont développés et testés sur différents scénarii dont les principaux paramètres sont : la croissance démographique, les développements économiques et sociaux et les choix technologiques. Etablie dans le cadre du GIEC, quatre grandes familles de scenarii ayant une influence différente sur les rejets de gaz à effet de serre sont proposées pour la période 2000 à 2100. Quel que soit le scénario choisi, ces simulations prévoient toutes une augmentation de la température pour la fin du XXIème entre 1.5 et 4°C (IPCC, 2007). Ces incertitudes importantes proviennent d‘une part de la variété des scénarii choisis et d‘autre part des incertitudes que peuvent générer les modèles eux-mêmes.

La Patagonie Chilienne

Contexte géographique

La Patagonie correspond à la partie australe de l‘Amérique du Sud qui s‘étend de 37°S jusqu‘au Cap Horn à 56°S (Coronato et al., 2008). Elle représente la seule masse continentale située aux moyennes latitudes de l‘hémisphère sud (Figure 1.1). Du nord au sud, la Cordillère des Andes d‘une largeur de 150 à 200 km traverse la Patagonie et sépare le Chili de l‘Argentine. Cette chaine de montagne résulte de la subduction de la plaque Nazca et de la plaque Antarctique sous la plaque Sud Américaine (Clapperton et al., 1995). Située sur la ceinture de feu du Pacifique, la Patagonie représente l‘une des régions les plus dynamiques en termes d‘activité sismique et volcanique (Gonzalez-Ferran, 1995) et possède de nombreux volcans actifs comme le Volcan d‘Osorno (2660 m) ou le Cerro Hudson (1905 m).

Dans sa partie Chilienne, la Patagonie s‘étend de 41 à 56°S, jusqu‘au Passage de Drake (Heusser, 2003). Elle correspond à une région montagneuse avec une côte parsemée d‘îles et de fjords (Figure 1.1). Au nord de la Patagonie Chilienne, la Cordillère de la Côte Ouest et la Cordillère des Andes encadrent une dépression centrale qui constitue la région des lacs. De relief modéré, la Cordillère de la Côte Ouest ne dépasse pas 1500 m d‘altitude. Elle forme vers le sud une série d‘îles et  d‘archipels (Chiloé, Chonos, …) jusqu‘à la péninsule de Taitao (46°S). Plus au sud, la côte est fragmentée par de nombreuses îles qui résultent en un système complexe de fjords et de canaux. Avec un relief de pics et d‘aiguilles, la Cordillère des Andes atteint jusqu‘à 4058 m d‘altitude au “Cerro San Valentin” et supporte deux grands glaciers continentaux : le “Campo de Hielo Patagónico Norte” (47°S) et le “Campo de Hielo Patagónico Sur” (48-51°S). Dans la région de Magellan vers 54°S, les Andes tournent vers l‘est au niveau de la Cordillères de Darwin puis laissent place à de nombreux archipels, au niveau du cap Horn qui disparaissent dans le passage de Drake.

Contexte climatique 

Circulations atmosphériques et océaniques 

La Patagonie est positionnée au sud de l‘Anticyclone du Pacifique Sud, plus connu sous le nom de l‘Anticyclone de l‘île de Pâques, et au nord de la dépression subpolaire (Figure 1.2). Cette région est donc sous l‘influence du front polaire, séparant l’air maritime polaire de l’air maritime tropical, là où s‘exercent les vents d‘ouest ou “Westerlies”. Ces vents d‘ouest soufflent perpendiculairement à la Cordillère des Andes et sont à l‘origine d‘importantes précipitations orographiques avec une augmentation des pluies du nord vers le sud (Garreaud, 2007). Ce gradient de précipitation est encore plus marqué entre l‘ouest et l‘est des Andes. La diminution très forte des précipitations à l‘est entraine un contraste climatique majeur et induit l‘un des contrastes de végétation parmi les plus marqués au monde (Warren & Sugden, 1993). Durant l‘hiver austral le front polaire, à l‘origine d‘orages et de vents violents, remonte vers l‘équateur jusqu‘à 33-35°S et génère des cumuls de précipitation élevés. Pendant l‘été austral, le front polaire est au sud de 45°S (Strub et al., 1998), les vents d‘ouest se concentrent alors dans la partie sud de la Patagonie là où les précipitations peuvent atteindre plus de 8000 mm d‘eau par an (Schneider et al., 2003).

A l‘influence des vents s‘ajoute l‘influence des courants océaniques. Le sud de l‘Amérique Latine constitue une barrière pour la circulation océanique globale qui se dirige majoritairement d‘ouest en est avec un courant froid de surface, le Courant Antarctique Circumpolaire (CCA) ou le “West Wind Drift” (Strub et al., 1998) (Figure 2). A l‘approche du continent Sud-Américain, ce courant se sépare en deux branches:
– Le Courant du Cap Horn (CCH) qui se dirige vers le pôle Sud et perd en intensité vers 52°S au niveau du Détroit de Magellan.
– Le Courant du Pérou ou Courant de Humboldt (CH) qui se dirige vers l‘équateur et favorise un upwelling dans la partie côtière au nord du Chili et du Pérou. Circulant vers l‘est, le CCA est forcé par la branche sud de l’anticyclone de l‘Île de Pâques. En fonction de la position de ce dernier, la séparation du CCA se produit vers 38°S durant l‘hiver austral et vers 45-46°S pendant l‘été austral.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I La Patagonie Chilienne
1. Contexte géographique
2. Contexte climatique
2.1. Circulations atmosphériques et océaniques
2.2. Le climat actuel de la Patagonie Chilienne
3. La végétation actuelle de la Patagonie Chilienne
3.1. La forêt décidue à Nothofagus
3.2. Les forêts sempervirentes
3.2.1. La forêt sempervirente valdivienne
3.2.2. La forêt sempervirente nord patagonienne
3.2.3. La forêt sempervirente subantarctique
3.3. La tourbière de Magellan ou “Magellanic moorland”
3.4. La forêt décidue subantarctique
3.5. La steppe patagonienne
3.6. Végétation andine de haute altitude
CHAPITRE II Matériels et Méthodes
1. Les carottes océaniques
1.1. La campagne océanographique “PACHIDERME”
1.2. Techniques de prélèvement
1.3. Les sédiments de surface
1.4. La carotte MD 07 3088 (station 07)
1.5. La carotte MD 07 3104 (station 18 ter)
1.6. Modèle d‘âge des carottes océaniques
2. La palynologie : un outil paléoenvironnemental
2.1. Le grain de pollen
2.2. Principe de la palynologie
2.3. L‘analyse pollinique
2.4. Estimation et quantification climatique à partir des analyses polliniques : “Modern Analog Technique” (MAT)
CHAPITRE III Apports polliniques dans les sédiments marins du large de la Patagonie Chilienne
1. Pollen distribution in marine surface sediments from Chilean Patagonia
2. A statistical and quantitative approach
2.1. PCA analysis
2.2. Pollen-inferred climate reconstructions
CHAPITRE IV Reconstructions paléoenvironnementales à partir des carottes MD07-3088 et MD07-3104
1. Vegetation and climate history during the last 22,000 yr from the marine core MD07- 3088 near Taitao Peninsula, southern Chile
1.1. Introduction
1.2. Environmental Setting
1.3. Materials and Methods
1.3.1. Lithology and chronology
1.3.2. Pollen analysis
1.4. Results
1.4.1. Pollen zones
1.4.2. PCA analysis
1.5. Paleoenvironment history from core MD07-3088
1.5.1. Late Glacial Period (22 to 17.6 kyr)
1.5.2. Late Glacial Interglacial Transition (17.6 to 11.5 kyr)
1.5.3. Holocene (11.5 to present)
1.6. Comparison at a regional scale
1.7. Conclusion
2. Regional vegetation and climate changes during the last 13 kyr from marine pollen
record in Seno Reloncavi, southern Chile
2.1. Introduction
2.2. Environment Setting
2.3. Materiels and Methods
2.3.1. Lithology
2.3.2. Chronology
2.3.3. Pollen analysis
2.4. Results
2.4.1. Pollen zones
2.4.2. PCA analysis
2.5. Paleoenvironment reconstruction from core MD07-3104
2.6. Comparison with regional records
2.7. Conclusion
CONCLUSION GENERALE

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