Estimation des variations d'humidité dans le nord-est du Brésil depuis 20 000 ans au moyen du D/H de biomarqueurs moléculaires
Résumé
Les Tropiques sont le siège des principaux transferts de chaleur et d'humidité terrestres, ce qui leur confère un rôle majeur dans la dynamique globale du climat. Alors que les mécanismes qui dirigent les changements rapides du climat étaient jusqu'à présent principalement recherchés aux hautes latitudes, des études récentes (Peterson et al., 2000) ont proposé que les modifications du cycle de la vapeur d'eau dans les Tropiques ont pu perturber la circulation thermohaline et donc le climat global. L'un des challenges méthodologiques des paléoclimatologues continentalistes est de définir des paramètres quantitatifs de ces variations d'humidité. Dans le cadre des études entreprises sur le Lac Caçó (NE Brésil), nous avons appliqué une technologie récente qui permet de mesurer la composition isotopique en hydrogène (ΔD) de molécules individuelles, extraites des sédiments. Selon cette approche, la signification du message isotopique est maîtrisée en réalisant la mesure sur des molécules dont l'origine biologique est contrainte. Ainsi, l'acide palmitique est principalement produit par le phytoplancton. Huang et al. (2002) ont montré que le ΔD de cette molécule capture le ΔD des eaux lacustres et permet donc de retracer les variations de ΔD des eaux météoriques. Sous les Tropiques, le ΔD des eaux météoriques est contrôlé par la pluviosité. Nous avons donc utilisé le ΔD de l'acide palmitique comme paramètre de pluviosité. Le ΔD des molécules produites par les végétaux terrestres, tel l'acide gras à 30 carbones (nC30 AG), capture également le ΔD des eaux météoriques mais est ensuite affecté par l'évapo-transpiration. Le ΔD du nC30 AG enregistre donc les variations d'eau disponible pour la plante ou humidité relative. La déconvolution du ΔD des eaux météoriques, obtenu par le ΔD de l'acide palmitique, et du ΔD du nC30 AG permet d'accéder aux variations d'évaporation et de transpiration. Nos résultats indiquent des conditions très sèches à la fin du Dernier Maximum Glaciaire (DMG, entre 20 et 17 kans) puis beaucoup plus humides pendant le Tardiglaciaire (TG, entre 17 et 13 kans) suivies d'un retour à des conditions plus sèches pendant le Dryas Récent (YD, entre 13 et 11,5 kans), en accord avec des données indépendantes. De façon surprenante, les périodes les plus sèches correspondent aux périodes de plus forte pluviosité. Cette apparente contradiction est levée en supposant des changements de saisonnalité des précipitations. A la fin du DMG et pendant le YD des précipitations abondantes pendant une courte saison humide ont/auraient favorisé le développement de communautés phytoplanctoniques opportunistes. Le ΔD des molécules qu'elles produisent enregistre alors un signal de forte pluviosité. Pendant la longue saison sèche qui suit, les végétaux terrestres sont affectés par une forte évapo-transpiration, ce qui est enregistré par le ΔD du nC30 AG. La comparaison avec d'autres enregistrements en Amérique du Sud tropicale souligne une forte disparité géographique des variations d'humidité. En particulier, on peut noter une relation d'anti-phase entre les sites localisés à l'ouest du Lac Caçó et les sites de l'extrême nord-est brésilien. Ces variations, et la zonalité des changements d'humidité sont en partie attribués aux déplacements des Zones de Convergence InterTropicale qui constituent le contrôle majeur des précipitations en Amérique du Sud. Nos résultats indiquent aussi que les variations d'humidité qu'ils enregistrent sont liées à des modifications de la saisonnalité des précipitations, un paramètre clé du climat qui demeure largement sous-estimé dans les études paléoclimatiques. HUANG, Y., SHUMAN, B., WANG, Y., ET THOMPSON WEBB III (2002). Hydrogen isotope ratios of palmitic acid in lacustrine sediments record late Quaternary climate variations. Geology,30 :103–1106. PETERSON, L.C., HAUG, G.H., HUGHEN, K.A. ET RÖHL, U. (2000). Rapid changes in the hydrologic cycle of the Tropical Atlantic during the Last Glacial. Science, 290 : 1947-1951