Projet ANR-16-CE31-0010 accepté à l'AO 2016.
Défi 10 : défi “des autres savoirs”
Comité CE31 “Physique subatomique, sciences de l'Univers, Structure et histoire de la Terre”
Instrument de financement : Jeunes Chercheuses et Jeunes Chercheurs (JCJC).

Projet Scientifique : 1er décembre 2016 au 1er décembre 2020

PaleOX en bref : Le niveau d'oxygène dans l'atmosphère terrestre est unique dans notre système solaire et reflète la longue histoire de la vie sur Terre. Il conduit également à une chimie oxydante singulière qui régule les teneurs en gaz traces réactifs de l'atmosphère. Même en quantités traces, ces composés réactifs peuvent interagir fortement avec le vivant et le climat. Ainsi, les variations rapides de certains gaz traces réactifs peuvent avoir été des facteurs clés dans les extinctions massives de la vie du début du phanérozoïque en provoquant de brusques réchauffements climatiques, l'effondrement de la couche d'ozone stratosphérique, ou d’intenses pluies acides. Durant l'ère Cénozoïque (les derniers 66Myrs), les conditions environnementales ont énormément varié mais ces changements, moins abrupts ou plus localisés, ont toutefois permis à la vie de se diversifier de manière continue et ont permis l’évolution des mammifères. Si des changements sont intervenus dans la capacité oxydante atmosphérique durant cette période, ceux ci ont donc été spatialement limités ou d’amplitude modérée. Pourtant, l’ère Cénozoïque recouvre une très grande diversité de conditions environnementales liées à un refroidissement progressif du climat d’une grande amplitude (> 20°C) : depuis un monde très chaud, à très fort effet de serre, permettant une végétation tropicale aux hautes latitudes et des cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote très actifs jusqu’au climat glaciaire actuel. Dans des contextes aussi variés, la stabilité de la régulation des temps de vie des composés réactifs par la chimie atmosphérique pose question.

Cette dernière décennie, les observations sur le terrain, en laboratoire et les travaux théoriques ont révélé de nouveaux mécanismes chimiques impliqués dans les atmosphères vierges, tels que le recyclage des radicaux au sein des forêts ou une nouveau rôle de la chimie des halogènes sur les océans. Cela a changé notre vision de la capacité oxydante de l'atmosphère dans les zones vierges.

Dans PaleOX, nous cherchons à montrer comment la capacité oxydante de l'atmosphère a évolué tout au long de l'ère Cénozoïque et comment cette évolution a affecté la durée de vie des gaz à effet de serre réactifs. A cet effet, PaleOX ambitionne d’étudier la réactivité atmosphérique durant cinq périodes clés du Cénozoïque en faisant le pont entre les méthodologies de modélisation usuelles d’étude des climats passés et l’état de l’art en chimie atmosphérique. Un nouveau modèle de système de la Terre avec, en son cœur, les interactions chimiques propres aux atmosphères vierges sera assemblé pour simuler des manière consistante la composition de l'atmosphère à différentes étapes du Cénozoïque. En parallèle, des prélèvements inédits des dépôts de sulfate volcaniques couplés à des analyses de pointe de leur composition isotopique apporteront de nouvelles informations sur l'intensité des voies d'oxydation atmosphérique passées et permettront de contraindre les analyses numériques.

L’objectif final de ce projet sera de déterminer la façon dont la capacité d'auto-nettoyage de l'atmosphère a évolué au Cénozoïque en tenant compte d’hypothèses relatives à l’évolution de la végétation, des feux et de contraintes climatiques basés sur des proxys variés, disponibles dans la littérature. Les méthodologies de modélisation employées actuellement pour étudier les climats très anciens en négligeant les changements de la chimie réactive pourront être discutées. L’impact de cette évolution sur le bilan radiatif de la Terre et sur les modulations des gradients climatiques sera quantifié et les conditions de surfaces (e.g. UV, concentrations en composés susceptibles d’altérer le fonctionnement des écosystèmes, dépôts acides) seront caractérisés. Les boucles de rétroactions induites par les changements de composition chimique de l’atmosphère pourront être étudiés dans des contextes variés.

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2 juillet 2019 : Notre papier est paru dans Climate of the Past!
"Role of the stratospheric chemistry-climate interactions in the hot climate conditions of the Eocene"
by Sophie Szopa, Rémi Thiéblemont, Slimane Bekki, Svetlana Botsyun, and Pierre Sepulchre

3-15 Juillet 2018 Mission PaleOx2 au Pérou - (Sophie Szopa / Erwan Martin / Hervé Guillou / Adeline Aroskay / Jean-Luc Le Pennec)
Le Carnet de Campagne

Mai 2018 : Parution du papier de review d'Erwan (Volcanic Plume Impact on the Atmosphere and Climate: O- and S-Isotope Insight into Sulfate Aerosol Formation)

En cours : Evaluation du couplage tropo/strato (Xuezhou LU)
Developpement de la chimie tropo (C KARAM)
Analyse des isotopes O et S des échantillons de Turquie (Adeline AROSKAY)

Avril 2018-Février 2019 : Rémi Thièblemont analyse les changements de circulation dans les climats passées et les modifications dans l'UTLS liées au couplage REPROBUS-INCA.
12 mars 2018 : Réunion annuelle au LSCE Réunion annuelle 2018 et présentations à télécharger
octobre 2017 : L'extraction dans les PREMIERS ECHANTILLONS (par Adeline Aroskay et Elsa Gautier) montre qu'ils contiennent des sulfates….
octobre 2017-mars 2018 : Elsa Gautier participe à la mise en place de l'analyse des isotopes dans les échantillons et forme et Adeline Aroskay (doctorante)
aout 2017 : 1ere mission de terrain Turquie (Jean-Luc LE PENNEC et Abidin TEMEL) turquie2017
Mars-Juin 2017 : stage M2 Cyril Karam qui poursuivra en thèse
Juin 2017-Mai 2019 : Xuezhou LU met en place, sous la direction d'Anne Cozic le couplage INCA/REPROBUS et débute l'inclusion du calcul des photolyses online dans INCA

13 janvier 2017 : Réunion de lancement de projet au LSCE Accès restreint aux participants : Réunion de lancement et présentations à télécharger

1er octobre 2016 : Démarrage de la convention CNRS/ANR (l'ensemble du budget demandé a été accordé)
22 juillet 2016 : Le projet a été sélectionné par le comité!!
13 avril 2016 : Soumission du projet
22 février 2016 : 1ère bonne nouvelle : notre lettre d'intention a été sélectionnée
15 octobre 2015 : Dépôt de la lettre d'intention