Soutenance de thèse de Clément OUTREQUIN

Une meilleure connaissance de l’évolution de l’humidité relative atmosphérique continentale dans le passé est nécessaire pour mieux comprendre et anticiper les changements du cycle de l’eau global dans le cadre du changement climatique actuel. Ces changements, de plus en plus documentés et synthétisés dans le 6è rapport du groupe 1 du GIEC publié en 2021, sont cependant une source d’incertitudes majeures dans les modèles de climats globaux actuels. Dans le but d’améliorer la prise en compte des variations de l’humidité relative dans les modèles globaux du climat, l’objectif de ce travail de thèse est de participer à la calibration d’un traceur de l’humidité relative continentale : le 17O-excess des phytolithes. Dans un premier temps, des expériences en chambres de culture ont été menées. La composition de l’eau a été contrôlée et mesurée à toutes les étapes de son cycle, de l’eau de la source à l’eau des plantes et à la vapeur atmosphérique, et les phytolithes de graminées ont été analysés,. Il a été vérifié que le lien entre le 17O-excess des phytolithes et l’humidité relative n’était pas biaisé par la température de l’air et la pression partielle de CO2. Une discussion sur le faible écart observé entre le fractionnement isotopique eau-silice observé et celui attendu pour l’équilibre est proposée. Dans un deuxième temps, le proxy a été évalué en milieu naturel, au Bénin, dans un environnement de savane et de forêt sèche. La faible variabilité naturelle de la triple composition isotopique des précipitations observée est un atout majeur pour l’utilisation de ce traceur d’humidité relative. L’équation de reconstruction de l’humidité relative produite avec des phytolithes de graminées du Bénin est similaire à celle obtenue en chambre de culture. Le site et l’espèce ont un impact négligeable sur la relation. Un autre résultat majeur de ce travail en milieu naturel est qu’il est essentiel de déterminer le type de végétation à l’origine des phytolithes retrouvés dans le sol. En effet, c’est l’humidité relative de la saison de croissance des plantes dominantes qui semble retracée par les phytolithes du sol. Ces résultats renforcent l’intérêt de la triple composition isotopique en oxygène des phytolithes comme traceur de l’humidité relative continentale. Des travaux futurs sont nécessaires pour mieux appréhender le transfert du signal isotopique dans les litières et dans les sédiments, notamment en fonction des végétations présentes dans le milieu.

A better knowledge of the evolution of continental relative humidity in the past is necessary to better understand and anticipate the predicted changes in the global water cycle, in the frame of the current climate change. However, these changes, increasingly well-documented and described in the Working Group I contribution to the IPCC ’s sixth assessment report, contain uncertainties amongst the highest in the current global climate models. In the objective of better representing relative humidity in climate models, this work participates in the calibration of a proxy of relative humidity : the 17O-excess of phytoliths. First, in growth chambers where all water compartments and grass phytoliths were analyzed, we checked that the relation between relative humidity and the 17O-excess of phytoliths was not biased by air temperature and partial pressure of CO2. The small gap between the observed silica-water isotope fractionation and the expected silica-water equilibrium fractionation is discussed. Second, the proxy is confronted to the natural environment, in West Africa (Benin), in savannah and dry forest environments. The very small variability of the triple isotope composition of oxygen in meteoric waters (precipitations) is a major asset for the use of the 17O-excess of phytoliths as a proxy of relative humidity. The equation obtained in Benin with grass leaves phytoliths is similar with the one obtained in growth chambers. Site and species have a negligible impact on this relationship. Another major result of this study in naturel environments is that vegetation type, dictating the origin of the phytoliths found in the soil, is essential to assess. Indeed, it is the relative humidity of the growing season that is reconstructed with the 17O-excess signal found in phytoltihs. These results strengthen the interest of the 17O-excess of phytoliths as a proxy of continental relative humidity. Future work needs to be done to better understand the transfer of the isotope signal of phytoliths in litter and sediments, depending on the vegetation type from which the phytoliths are extracted.