Impact de la variabilité millénaire sur la dynamique des âges glaciaires

Ce mémoire a pour objectif la compréhension du spectre des fluctuations climatiques de la période du Quaternaire (2,5 derniers millions d'années). En raison du succès de la théorie de Milankovitch, nous considérons souvent le spectre climatique du Quaternaire comme constitué, d'une part, de pics étroits attribués à la variation régulière de paramètres astronomiques contrôlant l'insolation de la Terre et, d'autre part, d'un fond spectral sans importance attribué à des variations stochastiques. Ce point de vue est remis en question. Le spectre de Fourier de différentes archives climatiques représentant les températures passées exhibe un continuum de variabilité. Ce continuum respecte une loi d'échelle, c'est-à-dire qu'on a P(f)~f^β où P est la puissance spectrale et f la fréquence. Cela suggère que les différents modes de variabilité interagissent et échangent de l'énergie entre eux (Huybers et Curry, 2006). Dans ce mémoire, nous nous intéressons spécifiquement aux interactions entre la dynamique des cycles glaciaires-interglaciaires et la variabilité millénaire, essentiellement représentée par les événements de Dansgaard-Oeschger et de Heinrich. Comment ces différents modes de variabilité interagissent-ils entre eux pour générer un continuum de variabilité qui respecte une loi d‘échelle ? Pour répondre à cette question, nous utilisons une approche fondée sur des systèmes dynamiques déterministes. Nous couplons un modèle phénoménologique représentant la dynamique glaciaire, le modèle VCV (Verbitsky, Crucifix et Volobuev, 2018), avec différents modèles de variabilité millénaire. This master thesis focuses on understanding the climate spectrum for the Quaternary time period (spanning 2.5 million years ago to present). Due to the success of Milankovitch’s theory, we often regard the climate spectrum as narrow peaks attributed to the smoothly varying astronomical parameters controlling Earth’s insolation superimposed on some unimportant background attributed to stochastic variations. This view has been challenged. When we look at the Fourier spectrum of time series obtained from proxies such as benthic δ18O, the expected peaks don’t appear so dominant. In fact, the continuum part of the spectrum represents a major part of the variance and exhibits a power law that holds up to frequencies of about 10^-2 kyrs . That is P(f)~f^β where P(f) is the spectral power at frequency f. The power law suggests that phenomenon at different time scales interact with each other. (Huybers and Curry, 2006). In this thesis, we focus on the interactions between the dynamics of the glacial-interglacial cycles and the millennial variability, essentially represented by the Dansgaard-Oeschger and Heinrich events. How do these different modes of variability interact with each other to generate a continuum of variability that exhibits a power law? To answer this question, we use an approach based on deterministic dynamical systems. We couple a phenomenological model representing glacial dynamics, the VCV model (Verbitsky, Crucifix and Volobuev, 2018), with different models of millennial variability.