Casse-tête climatique (et saisonnier !) en Asie de
l'Est : reconstitution de la végétation et forçages
orbitaux modulant les moussons d'été et d'hiver au
cours des derniers 70 kans

Coralie Zorzi <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Maria Fernanda Sanchez Goñi <fnref n="3" />, Léa Baubant <fnref n="4" />, Jung-Hyun Kim <fnref n="5" />

Une forte augmentation des précipitations hivernales est proposée en Asie de l'Est par les modèles climatiques simulant le devenir du cycle hydrologique. Cependant, une telle prédiction diverge avec la distribution saisonnière des précipitations dans cette région, soumise à l'influence du système de mousson asiatique oriental, caractérisé par des étés chauds et humides (mousson d'été) et des hivers froids et secs (mousson d'hiver). Cette divergence interroge sur la compréhension des forçages affectant la distribution et saisonnalité des précipitations en Asie de l'Est. Ainsi, cette étude vise à reconstruire les changements de végétation, dont l'évolution est intrinsèquement liée aux variations hydroclimatiques, afin de mieux comprendre les mécanismes affectant les moussons d'été et d'hiver au cours des derniers 70 ka.

Pour ce faire, l'étude se base sur l'analyse des grains de pollen et des spores de la carotte ES14- GC01, collectée en mer de l'Est. La végétation de la dernière période glaciaire se distingue par l'expansion de la végétation steppique, marqueur de conditions froides et sèches, dont le maxi- mum est atteint entre 33 et 14 ka. La seconde partie du stade isotopique 3, caractérisée par le remplacement progressif de la forêt tempérée par la forêt boréale, reflète un refroidissement au cours de l'hiver, qui est également enregistré par l'indice de température calculé sur l'ensemble de l'assemblage pollinique. Le développement maximal des feuillus tempérés, associés au maximum de l'indice d'humidité basé sur la végétation, indique le maximum de la mousson d'été au début de l'Holocène. L'augmentation abrupte de la forêt tempérée de feuillus, et donc de la mousson été, est également observée au cours des réchauffements de l'hémisphère nord (interstadiaires) tandis qu'une réponse contrastée de la végétation est enregistrée durant les stadiaires de Heinrich (HS), avec le développement de la steppe durant les HS 2 et 6 et de la forêt tempérée de conifères durant les HS 3, 4, 5.

A l'échelle orbitale, la succession végétale enregistrée au cours de la dernière période glaciaire démontre l'impact de l'augmentation du volume de glace, qui en intensifiant l'anticyclone sibérien, renforce progressivement la mousson d'hiver en Asie de l'Est. Également, les changements de végétation confirment une réponse directe de la mousson d'été à l'insolation de l'hémisphère nord telle que proposée par l'étude des spéléothèmes asiatiques. Néanmoins, pour la première fois, nos données suggèrent le rôle clef de l'obliquité dans la modulation de la mousson d'été au cours de la période glaciaire. Ce mécanisme avait déjà été proposé par les modèles mais jamais démontré par les données. De plus, notre étude suggère l'importance de l'obliquité pour moduler l'amplitude des changements rapides de la mousson d'été, bien qu'une étude comparative réalisé à plus haute résolution pour chaque événement millénaire serait nécessaire pour valider cette hypothèse de façon circonstanciée.

<footnote n="1">1 Centre of Marine Sciences (CCMAR) – Campus de Gambelas, Universidade do Algarve, Faro, Portugal</footnote>

<footnote n="2">2 Instituto Português de Investigação do Mar e da Atmosfera (IPMA) – Avenida Brasília, 1449-006 Lisboa, Portugal</footnote>

<footnote n="3">3 Environnement, et Paléoenvironnement Océaniques et Continentaux (EPOC) – CNRS, Université de Bordeaux, Bordeaux INP, EPHE Paris, Université Paris sciences et lettres – 33615 Pessac Cedex, France</footnote>

<footnote n="4">4 Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="5">5 Korea Polar Research Institute (KOPRI) – Incheon 406-840, South Korea, Corée du Sud</footnote>
15 - Dynamique des changements climatiques et interactions avec les écosystèmes et sociétés humaines en régions tropicales et sub-tropicales au cours du Quaternaire
Le ¹⁷O-excess des phytolithes pour reconstruire
l'humidité relative atmosphérique du passé :
développements en cours et résultats préliminaires.

Julie Aleman <fnref n="1" />, Charlotte Mention <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, David Au Yang <fnref n="1" />, Jean-Charles Mazur <fnref n="1" />,
Corinne Sonzogni <fnref n="1" />, Yannick Garcin <fnref n="1" />, Christelle Hely <fnref n="2" />, Anne Alexandre <fnref n="1" />

L'humidité relative atmosphérique (HR) permet d'estimer le déficit de pression de vapeur, variable qui contrôle l'évaporation du sol, la transpiration des plantes et la productivité des écosystèmes. L'HR constitue donc un paramètre climatique important, notamment pour l'étude des interactions entre végétation et climat. Depuis le début du 20ème siècle, l'HR continentale tend à diminuer – et le déficit de pression de vapeur à augmenter – et cette tendance est associée à une augmentation de la mortalité des arbres tropicaux, notamment forestiers. Alors que cette tendance à l'augmentation de l'HR devrait s'amplifier dans le cadre des changements globaux en cours, il est crucial de mieux comprendre les interactions entre HR et végétation sur une longue période temporelle.

Un nouvel indicateur quantitatif de l'HR a récemment été développé, il s'agit de la triple composition isotopique de l'oxygène des phytolithes (particules de silice biogénique qui précipitent dans ou entre les cellules des végétaux) exprimée par le ¹⁷O-excess (δ¹⁷O – 0.528 x δ¹⁸O) et mesuré par fluorination-laser associée à la spectrométrie de masse. Des calibrations en chambre de culture et en conditions naturelles, associées à des modélisations, ont permis de montrer que le ¹⁷O-excess variant peu dans les précipitations, le ¹⁷O-excess des phytolithes reflétait directement la dépendance à l'HR du ¹⁷O-excess de l'eau de feuille évaporée. Cette relation est également valable quelle que soit l'espèce de plante, la température ou la concentration en CO₂ atmosphérique.

De plus, la morphologie des phytolithes est un indicateur de la végétation passée, notamment dans
les zones tropicales où elle permet de distinguer les forêts des savanes, ainsi que de reconstituer le
couvert arboré des savanes. En associant l'analyse du ¹⁷O-excess à l'analyse morphologique des
phytolithes, on dispose ainsi d'un marqueur permettant de reconstituer indépendamment les
changements d'HR et de végétation, permettant ainsi de mieux comprendre les interactions passées
entre HR et végétation à la même résolution temporelle.

Sur ce poster, nous complétons les calibrations déjà effectuées en présentant le ¹⁷O-excess de
phytolithes de sol échantillonnés sur plusieurs sites africains (Sénégal, Bénin, Congo, Cameroun) et
localisés sur un transect d'HR. Ces résultats sont comparés au ¹⁷O-excess de phytolithes issus de
sédiments lacustres et de tourbières, afin de mieux contraindre les processus taphonomiques qui
pourraient influer sur l'enregistrement de l'HR par les phytolithes issus de séquences sédimentaires
lacustres. L'ensemble des calibrations effectuées permet ainsi de préciser justesse et incertitude de ce
nouvel indicateur hydro-climatique.

Ces recherches sont réalisées dans le cadre de l'ANR PAST-17 et du projet Thresholds (European Union's Horizon 2020 research and innovation program).

<footnote n="1">¹ Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) – Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE – 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>

<footnote n="2">² Institut des Sciences de l'Évolution de Montpellier (ISEM) – CNRS, EPHE Paris, IRD, Université de Montpellier, Université Paris sciences et lettres, CIRAD, INRAP – 34095 Montpellier Cedex 05, France</footnote>
Réponse d'une steppe arborée dans les Monts
Zagros (Iran) aux changements hydrologiques et
anthropiques au cours des 3000 dernières années.

Elisa Brandstatt <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Elodie Brisset <fnref n="3" />,<fnref n="2" />, Abdolmajid Naderi-Beni <fnref n="4" />, Ahmad Azadi <fnref n="5" />,
Dahvya Belkacem <fnref n="2" />, Nadine Tisnérat-Laborde <fnref n="6" />, Marjan Mashkour <fnref n="1" />, Andrea Ricci <fnref n="7" />,
Silvia Balatti <fnref n="8" />, Morteza Djamali <fnref n="2" />

La surexploitation des forêts au profit des terres arables est une des causes principales de l'appauvrissement des sols et des ressources hydriques dans le massif du Zagros, constituant un risque majeur pour les populations rurales. L'état des forêts est d'autant plus critique que les données climatiques suggèrent une nette augmentation des températures moyennes annuelles en réponse aux déforestations. Les études intégrant à la fois des reconstructions paléobotanique et paléohydrologique sont encore rares dans l'Ouest de l'Iran, et n'ont porté que sur les plaines intermontagneuses. Cette étude vise ainsi à reconstituer l'histoire des interactions Climat-Homme- Végétation dans un contexte intramontagnard et enclavé du Zagros.

Une séquence sédimentaire a été prélevée dans le lac de Barm-e Alvan (1075 m a.s.l., projet HighStepLands), sur laquelle ont été croisé des analyses palynologiques (pollen, palynomorphe non pollinique), sédimentologiques et en géochimie élémentaire (DRX, XRF core scanner), avec une chronologie significativement améliorée par rapport à l'état de l'art avec l'apport de datations ¹⁴C sur micro-quantités de carbone (Introduction Gaz-MICADAS).

Les résultats montrent une présence continue de la forêt décide (Quercus, Pistacia, Prunus cf scoparia) durant la totalité des derniers 2500 ans, avec des traces d'activités agricoles (Cerealia) et pastorales (Sporormiella, Plantago lanceolata) assez fluctuantes. Dans le détail, l'association de conditions hydrologiques ayant permis l'existence d'un plan d'eau pérenne relativement profond (silts laminés de carbonates de calcium avec halite et gypse, remplacés par un faciès à cristaux de gypse grossier, parfois induré) est associé à des activités pastorales plus marquées entre 2500 et 1800 cal. BP. Des conditions hydriques plus sèches s'installent vers 1800 cal. BP (lac au niveau fluctuant, ponctué par des assèchements) alors qu'une végétation hygrohalophyte (Tamarix) domine et que les marqueurs pastoraux déclinent. Ce changement hydrologique centré à 2000 cal. BP est similaire aux résultats obtenus ailleurs (Lac Maharlou). Aucun impact significatif de ce changement hydrologique ne transparaît dans le signal de la chênaie. La forêt décline durant le dernier siècle suite de probables déforestations (augmentation des microcharbons).

<footnote n="1">1 Archéozoologie, archéobotanique, Sociétés, pratiques et environnements (AASPE) — CNRS, MNHN, INRAP — 75231 Paris cedex 05, France</footnote>

<footnote n="2">2 Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale (IMBE) – Avignon Université, CNRS, IRD, Aix Marseille Université – Faculté St-Jérôme, 13397 Marseille Cedex, France</footnote>

<footnote n="3">3 Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) - Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE - 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>

<footnote n="4">4 Iranian National Institute for Oceanography and Atmospheric Sciences - Iran</footnote>

<footnote n="5">5 Iranian Center for Archaeological Research - Iran</footnote>

<footnote n="6">6 Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="7">7 Kiel University - Allemagne</footnote>

<footnote n="8">8 Institut für Klassische Altertumskunde – Abt. Alte Geschichte, Kiel University, Leibnizstr. 8, 24118 Kiel, Germany,</footnote>
Considérant l'importance des activités saisonnières dans les usages des communautés humaines de cette région, il est possible que la présence fluctuante des indicateurs agricoles et pastoraux soit le résultat d'incursions répétées dans le temps, mais relativement discrètes dans l'espace. À ce jour, aucun site d'occupation permanente n'a été découvert aux environs immédiats du lac, corroborant cette hypothèse. Ces activités pourraient avoir été plus ou moins favorisées par des conditions un peu plus humides que l'actuel, avant 2000 cal. BP. Cependant, ni ces activités, ni les changements hydrologiques n'ont eu d'impact drastique sur la dynamique forestière pendant près de 2 millénaires.
# Transition forêt/savane durant la fin de l'Holocène au Cameroun (Afrique centrale)

Fiona Cornet<fnref n="1" />, Vincent Montade<fnref n="1" />, Charly Favier<fnref n="1" />, Laurent Bremond<fnref n="1" />, Julie Aleman<fnref n="2" />

Les forêts tropicales d'Afrique centrale ont vu leur structure et leur composition nettement changer au cours des derniers milliers d'années, et plus particulièrement du milieu à la fin de l'Holocène. Ces forêts ont même parfois laissé place à des écosystèmes plus ouverts souvent constitués de savanes, comme cela a pu être observé aux abords du bassin du Congo. Cette période de transition et les changements de végétation observés ont pu être potentiellement induits par deux forçages : un changement climatique et un impact anthropique. En effet, l'assèchement plus ou moins brutal du climat à la fin de la Période Humide Africaine pourrait avoir fortement contribué à la transformation des forêts en savanes. Par ailleurs, l'impact anthropique croissant, avec le développement d'innovations telles que la métallurgie, notamment liée à la migration des populations de langues Bantoues dans toute l'Afrique tropicale à partir de 3000 cal. BP, a été proposé comme l'une des raisons majeures de ces changements de végétations enregistrés au Cameroun. Cependant, cette question reste largement discutée, sans toutefois pouvoir pleinement discriminer un éventuel effet climatique et/ou anthropique. Dans ce contexte, les travaux présentés ont pour objectif de comparer les dynamiques de la végétation et du régime des feux enregistrées par le lac Ndoumkain, un nouveau site d'étude dans le Nord-Ouest du Cameroun, au cours des 7500 dernières années. Ces résultats seront intégrés dans une comparaison régionale de sites, selon un gradient altitudinal, permettant ainsi de s'affranchir des changements locaux propres à chaque site d'étude dans le but d'identifier des changements communs à l'échelle de la région.

<footnote n="1">¹ Institut des Sciences de l'Évolution de Montpellier (ISEM) – CNRS, EPHE Paris, IRD, Université de Montpellier, Université Paris sciences et lettres, CIRAD, INRAP – 34095 Montpellier Cedex 05, France</footnote>

<footnote n="2">² Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) – Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE – 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>
Paleoenvironmental and paleoclimate variations in
northeastern Brazil during the last deglaciation: an
organic isotope geochemistry approach

Iñaki Dejean <fnref n="1" />, Caroline Gauthier <fnref n="1" />, Christiano Chiessi <fnref n="2" />, Aline Govin <fnref n="1" />, Christophe Griggo <fnref n="3" />, Marie Haut-Labourdette <fnref n="1" />,<fnref n="4" />, Jérémy Jacob <fnref n="1" />, Marie-Pierre Ledru <fnref n="4" />, Rodrigo Nascimento <fnref n="1" />,<fnref n="5" />, Soleine Riausset <fnref n="1" />, Eric Boeda <fnref n="6" />, Christine Hatté <fnref n="1" />,<fnref n="7" />

Northern northeastern (NNE) Brazil is mainly under the influence of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). For example, increased precipitation in March-April is expected as the ITCZ moves northwards due to low North Atlantic surface temperatures and high South Atlantic surface temperatures. Fluctuations in the volume and annual distribution of precipitation impact the partitioning of vegetation in NNE Brazil between Cerrado, Caatinga, Atlantic forest and Amazon forest, thereby modifying the quality and quantity of plant resources available to wildlife and potentially impacting the long-term settlement of human groups.

Assessing whether a concordance link can be drawn between human occupations recognized over at least the last 40,000 years in the Serra da Capivara National Park located in NNE Brazil and paleoenvironmental changes forms the backbone of the ANR SESAME project. The aim of the study presented here is to investigate paleoenvironmental changes in the Parnaíba River drainage basin, that encompasses the Serra da Capivara National Park, during a period of major climatic changes, id est the last deglaciation (19-11.7 cal ka BP) and of the Early Holocene.

To this end, core MD23-3670Q recovered off the Parnaíba River delta during the AMARYLLIS-AMAGAS II cruise was analyzed for the period 15.5 - 8.8 cal kBP from the point of view of organic isotope geochemistry. This approach makes it possible to partition the origin of sedimentary organic matter between continental and marine (C/N), to differentiate the predominant photosynthetic cycle of terrestrial plant (δ¹³C - C3 and C4) and their nitrogen behavior (δ¹⁵N - leguminous and non-leguminous) during phases marked by a massive input of continental organic matter.

The results reveal two relatively dry periods, coinciding with the Bølling-Allerød and the Preboreal, and
two wetter periods, coinciding with Heinrich stadial 1 and the Younger Dryas. During the latter episodes,
the essentially continental record shows notable differences, which we interpret in terms of vegetation
evolution: Cerrado dominating during Heinrich stadial 1, evolving in two stages towards a mixture of
Caatinga and Cerrado during the Younger Dryas.

<footnote n="1">¹ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² School of Arts, Sciences and Humanities, University of São Paulo, São Paulo – Brésil</footnote>

<footnote n="3">3 Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne (EDYTEM) — CNRS, Université Savoie Chambéry, Ministère de la Culture — 73376 Le Bourget du Lac Cedex, France</footnote>

<footnote n="4">4 Institut des Sciences de l'Évolution de Montpellier (ISEM) — CNRS, EPHE Paris, IRD, Université de Montpellier, Université Paris sciences et lettres, CIRAD, INRAP — 34095 Montpellier Cedex 05, France</footnote>

<footnote n="5">5 Center for Marine Studies, Federal University of Paraná, Pontal do Paraná – Brésil</footnote>

<footnote n="6">6 Archéologies et Sciences de l'Antiquité (ArScAn) — CNRS, Ministère de la Culture, Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, Université Paris Nanterre, Université Vincennes-Saint Denis, INRAP — Maison Archéologie & Ethnologie, 92000 Nanterre, France</footnote>

<footnote n="7">7 Silesian University of Technology – Gliwice, Poland, Pologne</footnote>
# North-eastern Brazil hydroclimate reconstructions over the last 150 ka: first interpretation of environmental magnetic measurements

Aline Govin¹, Gwenaël Hervé¹, Camille Wandres¹, Catherine Kissel¹, Rodrigo Nascimento¹,², Marie Haut-Labourdette¹,³, Cristiano M. Chiessi⁴

¹ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France

² Center for Marine Studies, Federal University of Paraná, Pontal do Paraná – Brésil

³ Institut des Sciences de l'Évolution de Montpellier (ISEM) – CNRS, EPHE Paris, IRD, Université de Montpellier, Université Paris sciences et lettres, CIRAD, INRAP – 34095 Montpellier Cedex 05, France

⁴ School of Arts, Sciences and Humanities, University of São Paulo, São Paulo – Brésil

The Northeastern (NE) Brazil region is a semiarid zone inhabited by ca. 30 million people, who have been severely affected by drought events in the recent past and will likely experience increased aridity in the future. In this context, paleoclimatic records provide a unique opportunity to better understand the natural variability of NE Brazil hydroclimate, its drivers and related mechanisms, by investigating contrasted past climatic conditions.

Here we aim to document hydroclimate changes over the last 150 ka within the Parnaíba River basin and smaller neighbouring drainage basins located in the northern zone of NE Brazil. We reconstruct the past provenance of NE Brazil terrigenous material by using environmental magnetic properties measured in the marine sediment cores MD23-3670Q and MD23-3671, which have been collected in June 2023 about 200 km away from the Parnaíba River mouth during the AMARYLLIS-AMAGAS II cruise.

We performed quasi-continuous measurements of magnetic susceptibility, Natural, Anhysteretic and Isothermal Remanent Magnetizations (NRM, ARM, IRM, respectively) on "u-channels" of both cores. We also accomplished additional magnetic analyses (e.g. thermomagnetic curves, hysteresis parameters, FORC) on selected discrete samples to better characterize downcore changes in magnetic mineralogy.

Preliminary results indicate strong downcore changes in magnetic mineralogy over the last 150 ka. Increased proportions of high-coercivity minerals (e.g. goethite, hematite) are observed during Heinrich and Greenland stadials of the last 150 ka. Heinrich stadials 1 and 11 exhibit by far the strongest relative increase in the content of high-coercivity minerals. In contrast, magnetite (Fe₃O₄) seems to dominate during interglacials senso stricto (Marine Isotopic Stage MIS 5e and the Holocene) and to be replaced elsewhere by greigite (Fe₃S₄) or other iron sulfide minerals, possibly reflecting the occurrence of deep-ocean low-oxygen conditions. In the coming months, the magnetic mineralogy of modern terrestrial samples will be characterized to help the identification of the geographical provenance of magnetic minerals within the Parnaíba basin as well as other smaller basins in NE Brazil.
# Benthic foraminifera from early Glacial to late Holocene coastal upwelling sediments: case study from the eastern subtropical Pacific, off Peru

Sikandar Hayat ¹, Meryem Mojtahid ¹, Mary Elliot ¹, Jorge Cardich ², Emmanuelle Geslin ¹, Thibault De Garidel-Thoron ³, Matthieu Carré ⁴, Christine Barras ¹

1 Laboratoire de Planétologie et Géosciences (LPG Nantes) — Université Angers, Le Mans Université, Nantes Université, CNRS, CNES — 44322 Nantes Cedex 3, France

2 CIDIS-Facultad de Ciencias e Ingeniería — Universidad Peruana Cayetano Heredia — Lima, Pérou

3 Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) — Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE — 13545 Aix-en-Provence, France

4 Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) — Sorbonne Université, CNRS, MNHN, IRD — 4 place Jussieu - 75252 Paris Cedex 05, France

The Peruvian upwelling system (PUS) is one of the strongest upwelling systems in the world ocean that is embedded into the permanent, intense, and shallow oxygen minimum zone (OMZ) of the eastern subtropical South Pacific. The features of the PUS are impacted at interannual time scales by the El Niño-Southern Oscillation (ENSO). Paleoceanographic reconstructions of bottom-water oxygenation and surface productivity are instrumental to i) place recent climate-related changes of the PUS in a longer-term context, beyond the ~200 years of direct measurements, and ii) understand if its dynamics are linked or not to ENO variability during changing climatic conditions. The first step toward achieving these goals is understanding the changes in benthic foraminiferal communities during the last 25 kyrs. The benthic foraminifera assemblage composition (> 125 µm) was documented for two sediment cores, G-10 (312 m depth) and G-14 (400 m depth), collectively covering the last 25 kyrs, extracted from the Peruvian margin, off-shore Pisco (14 S). A total of 30 species were identified, exhibiting varying presence across the cores (0-16 species). Few or no foraminifera were observed during the intervals of less intense upwelling, low organic carbon in bottom sediments, and weak OMZ, i.e., Early Glacial, Last Glacial Maximum, Bølling-Allerød, and some intervals in the Holocene. Bolivina humilis was the most abundant species throughout the cores, with relative abundance reaching up to 80%, while species of Fursenkoina (F. complanata, F. fusiformis, and F. texturata) dominated the Heinrich Stadial 1 (HS1). Additionally, Suggrunda porosa, Bolivina costata, B. plicata, Epistominella obesa, and Cassidulina pulchella were among the major species. Most of the samples exhibit a low species diversity but high population densities, a characteristic of OMZ foraminiferal communities. No significant variations were observed among the studied intervals in the Shannon diversity index. Nevertheless, discernible patterns emerged for different species; notably, the highest population density and relative abundance of Fursenkoina species were observed during HS1, coinciding with less reducing conditions at the sediment-water interface and a slight increase in organic matter flux. Compared with Fursenkoina species, Bolivina humilis shows the opposite trend in relative abundance indicating strong reducing conditions. Bolivina plicata was present only during the Holocene intervals characterized by elevated organic matter flux. The high biogenic silica content (diatoms) in foraminifera-rich intervals probably indicates its role in foraminifera preservation.
Forçages à l'origine des variabilités de la productivité primaire en mer d'Arabie occidentale depuis le Dernier Maximum Glaciaire : un rôle majeur des poussières minérales

Alice Karsenti<fnref n="1" />, Charlotte Skonieczny<fnref n="1" />, Stéphanie Duchamp-Alphonse<fnref n="1" />,
Xinquan Zhou<fnref n="2" />, Kara Labidi<fnref n="3" />, Nicolas Musial<fnref n="3" />, Ana Alves⁴, Maxime Leblanc<fnref n="1" />,
Amélie Plautre<fnref n="1" />, Julius Nouet<fnref n="1" />, Sebastien Bertrand<fnref n="1" />, Eva Moreno<fnref n="5" />,
Annachiara Bartolini⁴, Catherine Kissel<fnref n="3" />, Franck Bassinot<fnref n="3" />

Localisée dans la partie nord-ouest de l'océan Indien, la mer d'Arabie est sous l'influence de la dynamique atmosphérique associée au système de mousson indienne qui par l'intermédiaire d'une bascule saisonnière des vents engendre, un upwelling côtier dans sa partie occidentale en été, et du mélange convectif en surface au-delà de 15°N hiver. Cette région océanique est également soumise à la dynamique des vents régionaux, qui contribuent, en balayant les régions continentales désertiques de son pourtour, à d'importants apports de poussières minérales. Ces trois mécanismes sont à l'origine d'apports de nutriments conséquents à la zone euphotique de la mer d'Arabie occidentale et contribuent à faire de cette région océanique la plus productive au monde. Cependant, leurs rôles respectifs restent mal contraints, en particulier en ce qui concerne le passé, où le manque de reconstructions des apports éoliens et de la productivité primaire notamment, limite notre compréhension des différents mécanismes impliqués. Dans ce contexte, cette étude propose une reconstruction des variabilités des dynamiques océanique et atmosphérique, ainsi que de la productivité primaire de cette région depuis le Dernier Maximum Glaciaire (LGM). Cet intervalle temporel couvre la dernière transition glaciaire-interglaciaire ainsi que des variations climatiques rapides induisant notamment des fluctuations du volume des calottes glaciaires et représente ainsi une période permettant d'explorer les principaux forçages climatiques impliqués dans les mécanismes d'apports de nutriments au cours du temps. Basées sur une approche multi-outils, incluant de la granulométrie, de la minéralogie des argiles, de la géochimie élémentaire ainsi que de la micropaléontologie, menée sur deux archives sédimentaires, combinée aux travaux antérieurs effectués dans la région, les reconstructions proposées à partir de l'étude de ces archives, mettent en évidence pour la première fois, le rôle dominant des apports de poussières minérales sur la productivité primaire de la mer d'Arabie occidentale depuis le LGM. Dans la partie nord, le mélange convectif joue également un rôle important sur la productivité primaire, alors que dans la partie sud, l'upwelling, communément considéré comme mécanisme majeur impactant la productivité primaire de cette région, ne semble contribuer que ponctuellement. La haute résolution de ce travail a mis en évidence une réponse des enregistrements éoliens, océaniques et de productivité primaire aux échelles à la fois orbitale (LGM vs Holocène) et millénaire (déglaciation caractérisée par les évènements rapides de l'Atlantique Nord), révélant des apports éoliens, un mélange convectif et une productivité primaire plus importants/réduits en contexte glaciaire/interglaciaire.

<footnote n="1">¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Tongji University – 1239 Siping Road, Shanghai, China</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines – Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="5">⁵ Centre de recherche en paléontologie Paris (CR2P) — CNRS, MNHN, Sorbonne Université — 75005 Paris, France</footnote>
# Nouvelles perspectives géochronologiques du bassin de la Cagayan (Philippines) et des implications concernant ses occupations

Jean-Baptiste Lambard<sup>1</sup>, Alison Pereira<sup>2</sup>, Pierre Voinchet<sup>3</sup>, Hervé Guillou<sup>1</sup>, Marian C. Reyes<sup>4,5</sup>, Sébastien Nomade<sup>1</sup>, Xavier Gallet<sup>3</sup>, Maricar Belarmino<sup>4</sup>, Jean-Jacques Bahain<sup>3</sup>, John De Vos<sup>6</sup>, Marcel Guillong<sup>7</sup>, Christophe Falguères<sup>3</sup>, Andrea Cosalan<sup>5</sup>, Thomas Ingicco<sup>3</sup>

Le site paléolithique de Kalinga, situé dans le bassin de la Cagayan (île de Luzon), conserve les plus anciennes traces connues à ce jour d'occupation(s) humaine(s) de l'archipel des Philippines (709 68 ka, Ingicco et al. 2018). Celles-ci soulèvent de nombreuses questions quant aux modalités et périodes d'arrivée des humains et de faunes originaires du continent sur un archipel qui ne fut jamais connecté à celui-ci, y compris lors des maxima glaciaires. L'origine de ces différentes populations est continentale et leur arrivée sur un archipel océanique est difficile à définir et fait l'objet de nombreuses hypothèses.

La découverte de nombreux vestiges paléontologiques et outils lithiques en surface dans les années 30 a conduit à la réalisation de nombreuses fouilles, des années 1970 à aujourd'hui dans la région de Kalinga. Depuis 2014, un nouveau projet, mené par notre équipe de recherche, a mis au jour des centaines de vestiges archéologiques (outils lithiques et traces de boucherie sur ossements) découverts in situ dans plusieurs séquences stratigraphiques. En dehors des âges pléistocènes moyens obtenus pour le site de Kalinga, la géochronologie de la région reste encore largement méconnue. Les résultats d'une étude géochronologique portant sur la partie centrale de la vallée de la Cagayan sont ici présentés. Ils portent sur une étude qui vise à dater plusieurs sites, témoins d'occupations humaines, complétant ainsi les données publiées sur Kalinga.

Les différents vestiges et sites sont inclus dans des séquences de dépôts sédimentaires. Dans cette région, les dépôts sont fortement tectonisés. Ce sont des sables alluviaux riches en minéraux volcaniques dont la nature est propice à une approche de datation multi-méthodes. Nous avons pu mettre en œuvre la datation ESR sur quartz blanchis optiquement, la méthode $^{40}$Ar/$^{39}$Ar sur plagioclase et la méthode U-Pb sur zircons.

Nos résultats mettent en évidence des âges d'occupations de la zone de Kalinga située à l'est de la déformation principale, compris entre 800 ka et 230 ka. Ils permettent également de montrer que dans ce secteur le plissement tectonique serait probablement plus récent que 220 ka, soit environ 600 ka après les occupations humaines les plus anciennes. Proche de cette date, le lit de la rivière aurait été contraint physiquement vers le nord par le plissement, ce qui aurait conduit à l'arrêt de la sédimentation à l'est du bassin.

<footnote n="1">1 Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Géosciences Paris Saclay (GEOPS) — Université Paris-Saclay, CNRS — Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="3">3 Histoire Naturelle de l'Homme Préhistorique (HNHP) — CNRS, Université de Perpignan via Domitia, MNHN, IRD — 75013 Paris, France</footnote>

<footnote n="4">4 National Museum of the Philippines – Rizal Park, Manila, Philippines</footnote>

<footnote n="5">5 University of the Philippines Diliman (UP Diliman) – Quezon City, Philippines</footnote>

<footnote n="6">6 Naturalis Biodiversity Center – Leiden, Pays-Bas</footnote>

<footnote n="7">7 Institute of Geochemistry and Petrology — ETH Zürich — 8092 Zürich, Suisse</footnote>
Cette analyse multi-méthodes a pour objectif de participer à la reconstruction des paléo-paysages de la région en lien avec les occupations humaines et fauniques. Cette reconstruction permettra de mieux comprendre l'environnement des occupations.
Exploration des forçages et mécanismes associés à la
récurrence des périodes humides africaines que
renseignent les deux derniers cycles climatiques

Maxime Leblanc <fnref n="1" />, Charlotte Skonieczny <fnref n="1" />, Aloys Bory <fnref n="2" />,
Viviane Bout-Roumazeilles <fnref n="2" />, Serge Miska <fnref n="1" />, Julius Nouet <fnref n="1" />,
Romain Abraham <fnref n="2" />, Marion Delattre <fnref n="2" />, Bruno Malaizé <fnref n="3" />

Au cours du Quaternaire, les variations d'insolation reçues au niveau du continent Africain ont régi la dynamique de la mousson dans cette région engendrant la récurrence de périodes d'intenses précipitations appelées périodes humides Africaines (AHP). Sur le continent, ces AHP se caractérisent par une profonde transformation du cycle hydrologique saharien, favorisant l'essor de vastes réseaux fluviatiles, la hausse du niveau des lacs ainsi que le développement d'une faune et d'une flore tropicale au sein d'une région actuellement hyperaride. Dans le contexte actuel du réchauffement climatique, ces périodes de basculement brutal entre deux états climatiques extrêmes (aridité versus humidité) du continent Nord-Africain représentent de précieux analogues passés qui demeurent cruciaux à étudier pour améliorer les projections climatiques de ces régions vulnérables. Dans le cadre du projet INSU LEFE AFROCLIM, les huit AHP que renseignent les deux derniers cycles climatiques sont étudiées à travers le signal éolien (dépôt de poussières Sahariennes) enregistré dans une carotte sédimentaire marine prélevée au large de la Mauritanie (MD03-2705 – 18°05'N ; 21°09'W ; 3085 mbl). Une approche multi-traceurs menée à haute résolution (1 échantillon/200 ans) combinant flux de poussières, minéralogie des argiles, spectrocolorimétrie, distribution granulométrique et composition géochimique de ces dépôts détritiques permet de proposer des reconstructions inédites des changements hydrologiques et de la circulation atmosphérique passés de cette région à l'échelle millénaire. Par ailleurs, l'exploration de la récurrence des AHP à partir d'analyses spectrales permet, de façon inédite, de discuter le rôle des différents paramètres orbitaux sur les temporalités et mécanismes de mise en place, terminaison et durées des différentes AHP.

<footnote n="1">1 Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Laboratoire d'océanologie et de géosciences (LOG) — CNRS, Université Littoral-Côte d'Opale, Université de Lille, IRD — 59650 Villeneuve d'Ascq, France, France</footnote>

<footnote n="3">3 Environnement, et Paléoenvironnement Océaniques et Continentaux (EPOC) – CNRS, Université de Bordeaux, Bordeaux INP, EPHE Paris, Université Paris sciences et lettres – 33615 Pessac Cedex, France</footnote>
# Changements environnementaux et climat dans le Nordeste brésilien au cours de l'Holocène (données paléoécologiques et modèles)

Marie-Pierre Ledru<fnref n="1" />, Sergio Xavier<fnref n="1" />, Katerine Escobar Torrez<fnref n="1" />, Francisca Soares Araújo<fnref n="2" />, Myriam Khodri<fnref n="3" />, Ilana Wainer<fnref n="4" />

La variabilité climatique impacte directement ou indirectement les activités humaines. Les modifications des écosystèmes qui représentaient les ressources principales des populations précoloniales du Brésil ont fortement contribué à leurs migrations sur des échelles de temps décennale à millénaire. Dans ce domaine, le Nordeste brésilien est riche d'une histoire de plus de 40 000 ans avec des phases d'occupation et d'abandon de sites archéologiques abondants sur tout son territoire. Le semi-aride brésilien, ou Nordeste, représente l'extrême d'aridité des basses terres tropicales sur le continent sud-américain. Paradoxalement il est situé juste à côté de son extrême d'humidité, l'Amazonie. Les variations de la position de la zone de convergence inter tropicale (ITCZ) et la zone de convergence de l'Atlantique sud (SACZ), de l'intensité et l'amplitude de la mousson sud-américaine (SASM) ont entraîné de nombreuses réorganisations entre ces deux régions notamment au cours de l'Holocène. Les recherches paléoécologiques ont été freinées par l'absence de conditions favorables au dépôt et à la préservation des sédiments dans ce qui est aujourd'hui le domaine de la Caatinga, le biome du semi-aride. Nous présenterons une série de nouveaux résultats paléoécologiques distribués le long d'un gradient longitudinal (est-ouest) afin de discuter les réponses des végétations du Nordeste aux réorganisations successives des régimes de précipitation sur les basses latitudes au cours de l'Holocène. Nous montrerons l'existence d'un gradient de précipitation déphasé entre l'est et l'ouest du Nordeste et ce que cela implique pour la biodiversité. Notre étude indique que l'extrême aridité qui prévaut aujourd'hui à l'est du NE résulte de l'influence combinée des paramètres orbitaux et du déplacement des zones de convergence (ITCZ et SCAZ). Nos interprétations s'appuient sur les données du modèle TraCE-21k et replaceront les changements observés au cours de l'Holocène dans le contexte du réchauffement climatique actuel.

<footnote n="1">1 Institut des Sciences de l'Évolution de Montpellier (ISEM) – CNRS, EPHE Paris, IRD, Université de Montpellier, Université Paris sciences et lettres, CIRAD, INRAP – 34095 Montpellier Cedex 05, France</footnote>

<footnote n="2">2 Université fédérale du Ceará (UFC) – Brésil</footnote>

<footnote n="3">3 Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) – Sorbonne Université, CNRS, MNHN, IRD – 4 place Jussieu - 75252 Paris Cedex 05, France</footnote>

<footnote n="4">4 Université de São Paulo (USP) – Brésil</footnote>
Mid to late Holocene GDGT-based air temperatures
from a crater lake in Cameroon (Central Africa)

Guillemette Menot <fnref n="1" />, Salomé Ansanay-Alex <fnref n="1" />, Valerie F. Schwab <fnref n="2" />,
Gilbert Todou <fnref n="3" />,<fnref n="4" />, Oivier Séné <fnref n="5" />, Jean-Michel Onana <fnref n="6" />,<fnref n="7" />, Gerd Gleixner <fnref n="8" />,
Dirk Sachse <fnref n="8" />, Yannick Garcin <fnref n="9" />

African low latitude regions tend to be underrepresented in global continental temperature reconstructions, limiting our understanding and reliability of predictions of past and future changes in temperature and precipitation in this part of the world. The lack of continuous sedimentary archives and of quantitative temperature proxies further complicates this matter, especially outside areas outside Eastern Africa. Here, we use data collected in a Cameroon lake to assess branched glycerol dialkyl glycerol tetraether brGDGT-based temperature proxies and to examine potential confounding variables impacting temperature reconstructions. By analyzing GDGT distributions in soil, water column, and surface sediment samples from Cameroon lake watersheds, we confirm that mean annual temperatures primarily control 5 methyl-isomers. Additionally, we confirm conductivity and pH as controlling factors impacting the abundance of 6 methyl-isomers. Moreover, we provide a first reconstruction of Mid- to Late-Holocene GDGT- based air temperatures for a crater lake in Cameroon (Central Africa), yielding a temperature decrease of about 2°C over the last 7000 years, which agrees with recently published records for East Africa but exceeds current model predictions. These discrepancies require additional studies to focus on this geographically underrepresented area.

<footnote n="1">¹ Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE) – CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monnet Saint-Etienne — 69622 Villeurbanne Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Max-Planck-Institut für Biogeochemie – Jena, Allemagne</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratoire de Botanique-Écologie — Université de Maroua — Faculté des Sciences, Maroua, Cameroun</footnote>

<footnote n="4">4 Université de Garoua – Faculté des Sciences, Garoua Cameroun</footnote>

<footnote n="5">5 US Forest Service — USDA — Yaoundé, Cameroun</footnote>

<footnote n="6">6 Department of Plant Biology—University of Yaoundé I — Faculty of Science, Yaoundé, Cameroun</footnote>

<footnote n="7">7 National Herbarium of Cameroon – IRAD – Yaoundé, Cameroun</footnote>

<footnote n="8">8 German Research Centre for Geosciences (GFZ) – Potsdam, Allemagne</footnote>

<footnote n="9">⁹ Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) – Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE – 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>
Nutricline patterns in the Western Tropical Atlantic:
toward a better understanding of North Brazil
Current and AMOC dynamics over the past 300 000
years

Guilherme Pedrão <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Stéphanie Duchamp-Alphonse <fnref n="1" />, Natalia Vázquez Riveiros <fnref n="2" />,
Rodrigo Nascimento <fnref n="3" />, Julius Nouet <fnref n="1" />, Felipe Toledo <fnref n="4" />, Karen Costa <fnref n="4" />, Ana Luiza
Spadano Albuquerque <fnref n="5" />

In the western tropical Atlantic (WTA), the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) is partly represented by the North Brazil Current that promotes the northward and cross-equatorial transport of heat. The dynamics of this current in the past remain unclear, preventing us from having a clear overview of heat distribution in the area and how it affected heat transport at a broader scale. In this study, based on coccolith assemblages from marine sediment core GL-1180 (8°27′18″S, 33°32′53″W, 1037 m water depth), we explore nutricline dynamics of the WTA over the past 300,000 years to track variations in the expansion of the nutrient-rich South Atlantic Central Water (SACW) and try to understand how it impacted the Brazil Current system. The results show that ~90% of the coccolith assemblages were represented by *Florisphaera profunda*, *Small Gephyrocapsa*, *Gephyrocapsa spp.*, *Emiliania huxleyi*, and *Gladiolithus flabellatus*. The use of the N ratio index (i.e. the ratio between the oligotrophic coccolith F. profunda and the more mesotrophic coccolith small *Gephyrocapsa*) together with previous sea surface temperature data, allows us to reconstruct stratification versus mixing of the upper water column at orbital scale. It appears that more stratified waters (decreased N ratio and deep nutricline) and oligotrophic conditions are established during glacial periods, terminations, and cold sub-stages of interglacial periods. In contrast, more mixed waters (increased N ratio and shallow nutricline) might have prevailed during interglacials. Such changes in nutricline dynamics are probably related to the intensity of trade winds. Stronger winds during glacial periods could have piled up a higher amount of water in the WTA, leading to a deeper nutricline. During glacial terminations, when the AMOC is the weakest, the deeper nutricline is associated with increased SST, suggesting both heat accumulation in the WTA and a weaker North Brazil Current. Such patterns might also be related to the ITCZ's southward migration during cold periods, which would have minimized the influence of the SACW and nutrient inputs into the photic zone. Our findings highlight the advantages of using of coccolithophores to register the sensitivity of WTA to AMOC variability.

<footnote n="1">¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Laboratoire Géosciences Océan (GEO-OCEAN) — Université de Brest, CNRS, IFREMER, Université Bretagne-Sud, SHOM — 29280 Plouzané, France</footnote>

<footnote n="3">³ Universidade Federal do Paraná (UFPR) – Pontal do Paraná, Brésil</footnote>

<footnote n="4">⁴ University of Sao Paulo (USP) – Praça Oceanográfico, 191 - Cidade Universitaria, São Paulo, Brésil</footnote>

<footnote n="5">⁵ Geoscience Institute — Universidade Federal Fluminense (UFF) – Geology and Geophysics Department, Niterói, Brésil</footnote>
# Les colonies coralliennes massives (porites) à Moorea (Polynésie Française) et impact d'ENSO 2024

Aitu Raufauore<fnref n="1" />, Emilie Dassie<fnref n="1" />, Laetitia Hédouin<fnref n="2" />, Bruno Malaize<fnref n="1" />,
Benoit Espiau<fnref n="2" />

Depuis le début de l'utilisation des énergies fossiles, des milliards de tonnes de dioxyde de carbone ont été émis dans l'atmosphère modifiant ses paramètres chimiques. Parmi ces paramètres, il y a le rapport isotopique du carbone atmosphérique (¹³C/¹²C), calculé sous la forme du δ¹³C atmosphérique. La signature en δ¹³C des énergies fossiles étant plus faible que celle mesurée dans l'atmosphère, le δ¹³C mesuré dans l'atmosphère diminue depuis plusieurs décennies (effet Suess).

Les océans, premiers régulateurs de température du climat, absorbent le dioxyde de carbone atmosphérique via des processus physico-chimiques. Le dioxyde de carbone marin se retrouve alors sous différentes formes dissoutes. Les coraux vivent en symbiose avec des algues nommées zooxanthelles qui utilisent le dioxyde de carbone environnant pour effectuer leur photosynthèse. Cela fournit aux coraux la majeure partie de l'énergie dont ils ont besoin pour créer ces structures calcifiantes. Par les processus biologiques, le dioxyde de carbone marin se retrouve incorporé au sein du squelette corallien. La diminution du δ¹³C, observée dans l'atmosphère, pourrait alors se retrouver dans le δ¹³C marin, et enfin se retrouver dans le δ¹³C corallien.

Il est possible de mesurer le δ¹³C corallien depuis l'extérieur de sa structure jusqu'à l'intérieur par l'intermédiaire du carottage. Associées à des mesures de datations, ces mesures permettent de reconstruire l'évolution du signal δ¹³C corallien au cours du temps. Ainsi, comparer les signaux temporels de δ¹³C atmosphérique et corallien permet d'avoir une idée des échanges physico-chimiques entre l'atmosphère et l'océan. En particulier, il est possible de savoir si l'océan est émetteur (source) ou capteur de CO₂ (puit).

Le but de ma thèse est d'estimer le lien entre les paramètres biologiques des coraux massifs du genre Porites, (espèces des coraux et des zooxanthelles) dans la région pacifique tropicale, et le δ¹³C corallien. En l'occurrence, mon étude se porte sur l'île de Moorea (Polynésie française). Il est nécessaire tout d'abord d'établir un bilan environnemental en récoltant des données des communautés de colonies massives présentes sur nos sites. Les étapes commencent donc par l'échantillonnage de tissus vivants des coraux jusqu'à l'extraction de l'ADN en laboratoire, puis à l'évaluation des paramètres physiques des colonies présentes sur nos sites jusqu'au traitement statistique de leurs données. Ce poster présente dans un premier temps les méthodes utilisées pour créer ce bilan environnemental. Dans un second temps, nous montrerons la distribution géographique des colonies en fonction de leur mortalité partielle (surface morte/surface totale de chaque colonie), mais aussi de certains paramètres environnementaux. Et enfin, vous verrez le bilan de santé des coraux massifs face à un épisode de blanchissement survenu en avril 2024, un aléa environnemental qui a touché une grande partie de la Polynésie française.

<footnote n="1">1 Environnement, et Paléoenvironnement Océaniques et Continentaux (EPOC) – CNRS, Université de Bordeaux, Bordeaux INP, EPHE Paris, Université Paris sciences et lettres – 33615 Pessac Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Centre de Recherches Insulaires et Observatoire de l'Environnement (CRIOBE) — CNRS, Université de Perpignan via Domitia, EPHE, Université Paris sciences et lettres — 98729, Polynésie française, Polynésie française & 66860 Perpignan, France</footnote>
Le lac Abhé en République Djiboutienne :
comparaison de la prospection sismique à haute
résolution et d'une séquence sédimentaire sur les
derniers 6500 ans

Marie Revel ¹, Florian Bretonnière ¹, Fabien Arnaud ², Eric Chaumillon ³,
Guillemette Ménot ⁴, Jérémy Jacob ⁵, Jessie Cauliez ⁶, Emmanuel Malet ², Bernard
Fanget ², Pierre Sabatier ², Oceane Vitse ¹, Nicolas Thouveny ⁷, Flavio S.
Anselmetti ⁸, Alice Molard ², Carlo Mologni ⁹, ⁶, Laure Schenini ¹, Medhi Messous ¹

1 Géoazur — CNRS, Observatoire de la Côte d'Azur Nice, IRD, Université Côte d'Azur — 06560 Valbonne, France

2 Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne (EDYTEM) — CNRS, Université Savoie Chambéry, Ministère de la Culture — 73376 Le Bourget du Lac Cedex, France

3 Littoral, Environnement et Sociétés (LIENSs) — CNRS, La Rochelle Université — Technoforum, 17031 La Rochelle, France

4 Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE) — CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monnet Saint-Etienne — 69622 Villeurbanne Cedex, France

5 Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France

6 Travaux de Recherches Archéologiques sur les Cultures, les Espaces et les Sociétés (TRACES) — CNRS, Ministère de la Culture, Université de Toulouse 2, EHESS Paris, INRAP — 31058 Toulouse Cedex 9, France

7 Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) — Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE — 13545 Aix-en-Provence, France

8 Institute of Geological Sciences and Oeschger Centre for Climate Change Research, University of Bern – Suisse

9 Culture et Environnements, Préhistoire, Antiquité, Moyen-Âge (CEPAM) — CNRS, Université Nice Côte d'Azur – Pôle universitaire Saint-Jean-d'Angély - 06357 Nice Cedex 4, France

En Afrique de l'Est, l'oscillation El Niño-Southern (ENSO) est identifiée comme l'un des moteurs de la variabilité inter-annuelle des précipitations, à l'échelle de l'Holocène, affectant la disponibilité en eau des hydrosystèmes. C'est par exemple le cas des rivières Nil Bleu et Awash, alimentées par les précipitations de mousson concentrées sur les hauts plateaux éthiopiens (Blanchet et al., 2024, Mologni et al., 2024).

Dans la Corne de l'Afrique, il existe encore peu d'archives reconstituant les paramètres du climat à haute résolution. De telles archives permettrait de comprendre l'importance relative des systèmes météorologiques tropicaux et méditerranéens ainsi que la réactivité des écosystèmes continentaux aux variations climatiques/tectoniques passés.

Dans ce contexte, la mission DESIREE (https://geoazur.oca.eu/fr/anr-nilafar) a permis de réaliser une prospection sismique à haute résolution et de prélever une carotte sédimentaire de 15.43 mètres dans le lac Abhé afin de décrypter l'évolution des conditions environnementales, climatiques et des sociétés humaines dans la dépression Afar. Le bassin du lac Abhé est le réceptacle endoréique d'eau douce et de charge particulaire provenant des hauts plateaux éthiopiens, représentant ainsi un système hydro-sédimentaire particulièrement réactif aux changements de précipitations de la Corne de l'Afrique. Le lac Abhé occupait une surface de 6000 km² pendant la dernière période humide africaine (Gasse, 1977) alors qu'il est aujourd'hui réduit à 300 km². Les premières datations relatives basées sur la variation séculaire du champ magnétique terrestre (déclination, inclinaison et paléo-intensité) indiquent que la carotte ABH23 couvrirait les derniers 6500 ans, soit un taux de sédimentation de 2 mm/an en moyenne. 7 séquences
sédimentaires sont identifiées dans la carotte par des marqueurs sédimentologiques et géochimiques. Ces 7 séquences se corrèlent parfaitement avec les unités sismiques et mettent en lumière une forte variabilité temporelle dans la sédimentation. Ainsi, une unité acoustique transparente qu'on retrouve sur l'ensemble de la partie djiboutienne du lac correspond à un dépôt de diatomite, daté autour de 5000 ans, et qui enregistrerait un haut niveau du lac. Il est recouvert par un sédiment terrigène argileux suggérant une aridification autour de 4400 ans, en phase avec les variations hydro-climatiques enregistrées, par exemple, dans le lac Aschenge en Éthiopie. Les 7.4 m desédiments les plus récents (derniers 3500 ans environ) correspondent à une unité acoustique marquée par des réflecteurs plus ou moins marqués et parallèles. Ce sédiment présente des lamines infra millimétriques et millimétriques de couleurs variées : vert, gris et ocre. Ces dernières suggèrent des dépôts terrigènes saisonniers permettant un enregistrement hydrologique à comparer avec les oscillations ENSO.

Blanchet et al., 2024. Climatic pacing of extreme Nile floods during the North African Humid Period. Nature geosciences doi.org/10.1038/s41561-024-01471-9

Mologni et al., 2024. 50-year seasonal variability in East African droughts and floods recorded in central Afar lake sediments (Ethiopia) and their connections with the El Niño–Southern Oscillation. Clim. Past. 20, 1837-1860.

Gasse, 1977. Evolution of Lake Abhe from 70,000 BP. Nature 265, 42-45.
Influence of local environmental changes on
paleoclimatic reconstructions based on pollen and
lipid biomarkers from a Cameroonian peat deposit

Valentine Schaaff <fnref n="1" />, Vincent Grossi <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Matthew Makou <fnref n="1" />, Yannick Garcin <fnref n="3" />, Pierre Deschamps <fnref n="3" />, Bruno Hamelin <fnref n="3" />, Christopher A. Kiahtipes <fnref n="4" />, David Sebag <fnref n="5" />, Benjamin Ngounou Ngatcha <fnref n="6" />, Guillemette Ménot <fnref n="1" />

Our understanding of the termination of the African Humid Period (AHP) in West and Central Africa is still limited by the small number of archives. In peatlands, the predominant anoxic conditions favor good preservation of organic matter, which is particularly favorable for studies based on pollen or lipid biomarkers. However, peatlands can be affected by strong environmental changes such as variations in peat water level and changes in the vegetation covering the peatland. These changes are likely to affect the input of pollen and lipid biomarkers from vegetation as well as the peat microbial community, which could bias paleoclimatic and paleoenvironmental reconstructions. In this study, we investigate a continuous and homogenous 6-meter peat core from the NGaoundaba peat deposit (Northeastern Cameroon) covering the last 10 ka using a large panel of lipid biomarkers and pollen analyses. The impact of local changes and confounding factors is evaluated for each proxy tested. All proxies indicate a major transition around 5.7-5.6 ka cal BP, clearly recording the end of the AHP. This transition is marked by strong local and regional changes, with a transition from an open-water wetland to a vegetated peatland, the disappearance of several forest taxa and the spread of grass and sedge pollens. The progressive terrestrialisation of the peat surface also had an impact on lipid biomarkers. Large variations in the hydrogen isotopic composition of long-chain n-alkanes during the Holocene suggest an increased contribution from local wetland plants, such as sedges and grasses, growing in peat water. Similarly, temperature variations reconstructed using bacterial branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers (brGDGTs) could be affected by confounding factors such as changes in peat pH or moisture content. The NGaoundaba peat deposit records a major turnover in vegetation at the end of the AHP, associated with changes in precipitation amount and/or seasonality, which had a significant impact on the peat microbial community. In addition, the NGaoundaba peat record highlights short "dry" events happening around 9-8 ka and 4.5-3.5 ka cal BP with a distinct response from local vegetation and peat microbial community.

<footnote n="1">1 Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE) - CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monnet Saint-Etienne - 69622 Villeurbanne Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Institut Méditerranéen d'océanologie (MIO) — Université de Toulon, CNRS, IRD, Aix-Marseille Université — 13288 Marseille Cedex 09, France</footnote>

<footnote n="3">3 Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) - Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE - 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>

<footnote n="4">4 University of South Florida – Tampa, États-Unis</footnote>

<footnote n="5">5 IFP Énergies nouvelles (IFPEN) - 92852 Rueil-Malmaison, France. - France</footnote>

<footnote n="6">6 Université de NGaoundéré – NGaoundéré, Cameroun</footnote>
Exploring a new lake sediments archive from Oman
to unprecedentedly reconstruct the Holocene humid
period in the Middle East

Charlotte Skonieczny <fnref n="1" />, Johan Etourneau <fnref n="2" />, Mohammed Al Kindi <fnref n="3" />, Farhana Mederbel <fnref n="1" />, Alice Karsenti <fnref n="1" />, Maxime Leblanc <fnref n="1" />, Amélie Plautre <fnref n="1" />, Enno Schefuß <fnref n="4" />

Au cours du Quaternaire, les variations d'insolation reçues au niveau des basses latitudes du continent africain et du Moyen-Orient ont régi la dynamique de la mousson dans ces régions engendrant ainsi la récurrence de périodes d'intenses précipitations. Ces périodes humides se caractérisent par une transformation majeure du cycle hydrologique favorisant le développement de vastes réseaux fluviatiles, de lacs, de la faune et flore tropicales dans des régions parmi les plus désertiques à l'actuel (Sahara, Péninsule Arabique). Dans le contexte actuel de réchauffement, les mécanismes et réponses environnementales associés à ces périodes humides ainsi que leurs transitions avec des états d'aridité extrême demeurent cruciaux à comprendre afin d'améliorer les projections climatiques de ces régions du monde particulièrement vulnérables. Toutefois, bien que fortement étudiées et discutées sur le continent africain, ces périodes humides demeurent encore relativement peu documentées au niveau du Moyen-Orient. Ceci est très probablement lié à la difficulté de trouver des archives climatiques permettant de reconstruire les changements passés du cycle hydrologique de façon continue et à haute résolution temporelle dans ces régions climatiquement hostiles à l'actuel. Lors d'une mission de terrain exploratoire en 2022, une séquence sédimentaire paléo-lacustre a été découverte dans le Sud d'Oman, en Péninsule Arabique. Des argiles, coquilles de mollusques et indices archéologiques ont pu être identifiés dans ces sédiments confirmant leur contemporanéité avec la dernière période humide qui s'est produite au milieu de l'Holocène. Les résultats préliminaires notamment de granulométrie et teneurs en carbone organique semblent particulièrement encourageants quant à la reconstruction du cycle hydrologique passé de cette région. Ainsi, le projet OMAN vise à retourner échantillonner la séquence à plus haute résolution en décembre 2024, à réaliser un travail analytique à la fois in situ (équipements portatifs) et en laboratoire (échantillons ponctuels) combinant de façon inédite traceurs organiques, inorganiques et datations afin de proposer un nouvel enregistrement climatique à haute résolution temporelle de la période humide Holocène de cette région du monde.

<footnote n="1">1 Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Environnement, et Paléoenvironnement Océaniques et Continentaux (EPOC) – CNRS, Université de Bordeaux, Bordeaux INP, EPHE Paris, Université Paris sciences et lettres – 33615 Pessac Cedex, France</footnote>

<footnote n="3">3 Earth Sciences Consultancy Centre (ESCC) - Ghala Street, Muscat, Oman</footnote>

<footnote n="4">4 Center for Marine Environmental Sciences (MARUM) – Bremen, Allemagne</footnote>
# 16 - Impact du dérèglement climatique aux hautes latitudes : conséquences du dégel du pergélisol
# Dynamique du carbone, de l'azote et du phosphore dans les tourbières à mares des basses-terres de la baie d'Hudson dans un contexte de dégel du pergélisol

Julien Arsenault<fnref n="1" />, Frédéric Bouchard<fnref n="1" />, Maialen Barret<fnref n="2" />, Lucile Cosyn Wexsteen<fnref n="1" />, Rémi Trémouille<fnref n="2" />, Laure Gandois<fnref n="2" />

Le pergélisol qui caractérise les milieux humides des régions froides du globe dégèle de plus en plus rapidement en raison des changements climatiques. La décomposition de la matière organique (MO) de ces sols, qui contient de grandes quantités de carbone (C), d'azote (N) et de phosphore (P) stockées parfois depuis des millénaires, mène à l'émission de gaz à effets de serre et à la remise en circulation de nutriments essentiels à la croissance des plantes. Le dégel du pergélisol mène aussi à la formation de mares dans les tourbières subarctiques. Les impacts du développement des mares sur le fonctionnement des tourbières à pergélisol demeurent cependant peu étudiés. Dans les basses-terres de la baie d'Hudson, les résultats d'échantillonnages menés aux étés 2023 et 2024 montrent une origine terrigène de la matière organique dissoute dans les mares, suggérant une forte connectivité entre les mares et la tourbe. Nous avons aussi mesuré des concentrations en P dissous jusqu'à 1000 fois plus élevées dans l'eau du sol que dans les mares et en moyenne 20 fois plus élevées dans la glace du pergélisol que dans l'eau de la couche active. Les concentrations en N dissous sont quant à elles, en moyenne, quatre à dix fois plus élevées dans la tourbe que dans les mares. Nos résultats illustrent une remise en circulation du P et du N initialement contenu dans la MO de la tourbe lors du dégel du pergélisol et démontrent que la biogéochimie des tourbières subarctiques est appelée à de profonds bouleversements au cours des prochaines décennies en raison de transferts accrus en nutriments des écosystèmes terrestre vers les eaux de surfaces.

<footnote n="1">¹ Département de géomatique appliquée — Université de Sherbrooke — Canada</footnote>

<footnote n="2">² Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement (CRBE) — Institut National Polytechnique Toulouse, Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, CNRS, IRD — 31326 Castanet Tolosan Cedex, France</footnote>
# Étude cryolithologique du pergélisol dans l'Ouest Yukon à partir de tomographie par résistivité électrique et de forages

Cesar Ciebiera¹, Antoine Séjourné¹, Marc Pessel¹, Rémi Lambert¹

¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France

The PRISMARCTYC project, led by Antoine Séjourné, is a long-term monitoring of permafrost in the Arctic. It studies its composition, degradation and impact when it thaws. In August 2023, a field campaign took place to take measurements near Beaver Creek in the Yukon, Canada. This report is a cryolithological study of two sites near Beaver Creek (Lake 15 and Lake 4-5) based mainly on drilling and ERT profiles (Electrical Resistivity Tomography). In order to interpret the results, it is necessary to compare them with a bibliographical database compiled earlier.

In the Lake 15 area, 3 layers have been identified as permafrost. The upper layer corresponds to resistive Holocene permafrost composed of silt and clay. Ice wedges are observed in one borehole and on an ERT profile.

Under this unit, permafrost observed corresponding to a layer of transition between the Upper Pleistocene and the Holocene. It bears witness to the interglacial period (~12.000 years) with high fluvial transport energy. Drilling shows that this layer is composed of coarse sediments (sand, gravel, pebbles). The ERT profile highlights this layer with high resistivities in frozen areas and very low resistivities in thawed areas. Although the lower layer has not been drilled, it is interpreted as Upper Pleistocene permafrost with very high resistivity.

In the Lake 4-5 area, a block of pure ice has been identified in a frozen moraine dating from the McConnell glaciation (22,000 years). Fluvio-glacial deposits were also observed in the boreholes and the ERT profile. Permafrost of varying ice content has been identified at the bottom of the valley, but its age is unknown. The thermokarst lakes at both sites cause the thawing of Holocene and Upper Pleistocene permafrost. Taliks of various sizes are clearly observed on the ERT profiles.
# Évaluation de l'assèchement des lacs dans le Parc national de Wapusk (Canada) : une approche paléolimnologique

Lucile Cosyn Wexsteen<fnref n="1" />,<fnref n="2" />,<fnref n="3" />, Frédéric Bouchard<fnref n="1" />,<fnref n="2" />,<fnref n="3" />, Dermot Antoniades<fnref n="2" />,<fnref n="3" />,<fnref n="4" />, Zimmermann Claudia<fnref n="4" />

Les basses terres de la Baie d'Hudson, en domaine subarctique, sont la deuxième plus grande étendue de tourbières en zone de pergélisol au monde et comptent des milliers de lacs peu profonds, principalement thermokarstiques (formés par le dégel d'un pergélisol riche en glace). On y trouve le Parc national de Wapusk, découpé en trois écozones : la taïga (ou forêt boréale), le plateau tourbeux et la toundra côtière. Le parc offre un habitat pour plus de 500 espèces différentes y compris les ours polaires et certaines espèces d'oiseaux migrateurs. Cependant, de récentes études montrent une baisse de niveau d'eau, voire un assèchement total de certains lacs. Ce type de perturbation hydrologique pourrait, à long terme, avoir un impact dramatique sur la biodiversité présente.

L'objectif principal de ce projet est de déterminer comment le dégel du pergélisol induit par le réchauffement depuis la fin du XXᵉ siècle a impacté l'équilibre hydrologique régional, notamment la connectivité des lacs le long d'un gradient écologique (écozones) et géomorphologique (pergélisol discontinu à continu).

Trois lacs ont été échantillonnés à l'été 2023 dans le Parc national de Wapusk, soit un lac dans chaque écozone. Les premières analyses de carottes de sédiments lacustres montrent trois profils différents en termes de composition (type de sédiment, concentration en matière organique allant de 10 à 95%) avec des âges plus anciens pour les carottes les plus éloignées de la côte. Le comptage et l'identification des diatomées fossiles le long des carottes de sédiments lacustres sont actuellement en cours et montrent des assemblages différents selon les écozones.

<footnote n="1">1 Département de géomatique appliquée – Université de Sherbrooke—Canada</footnote>

<footnote n="2">2 Groupe de recherche interuniversitaire en limnologie et en environnement aquatique GRIL — Montréal, Canada</footnote>

<footnote n="3">³ Centre d'études nordiques (CEN) – Université de Laval – Québec, Canada</footnote>

<footnote n="4">4 Département de Géographie - Université Laval – Québec, Canada</footnote>
Permafrost Degradation and Re-Aggradation in the
Beaver Creek Floodplain (Yukon Territory)

Thomas Dépret <fnref n="1" />, Emmanuele Gautier <fnref n="1" />, Frédéric Gob <fnref n="1" />, Daniel Fortier<fnref n="2" />,
Marc Pessel <fnref n="3" />, Rémi Lambert <fnref n="3" />, Clément Virmoux <fnref n="1" />, Marie Mousset <fnref n="1" />

This work seeks to gain a better understanding of the role fluvial dynamics in the formation or
degradation of permafrost. Through a case study of the middle Beaver Creek River (Yukon), we analyse the
way fluvial dynamics control permafrost distribution at the alluvial plain scale and we try to determine
the time needed for permafrost aggradation in undisturbed fluvial deposits.

The Beaver Creek River, a tributary of the White River, drains a 2308 km<fnref n="2" /> basin (Yukon and

Alaska), located in the north of the Kluane Range. The river flows east from a glacier and then north
through the Wellesley basin where the study site is located. This middle part of the catchment remained
unglaciated during the last glacial maximum. The area corresponds to the extensive discontinuous
permafrost zone and the Pleistocene permafrost is ice-rich with networks of ice-wedges.

We combined different approaches at different spatial and temporal scales. First, we aim to determine the spatial distribution of the permafrost in different sites along the river. To do so, we associated, along three cross-sections perpendicular to the river, electrical resistivity tomography (ERT) surveys together with permafrost coring using a portable core-drill. The chronology of the various floodplain levels was obtained by radiocarbon dating and the presence of White River Ash in the soil (eruption in A.D. 803, Lerbekmo and Campbell, 1969). Second, we determined along a 18km-long reach of the river, the spatial distribution of the permafrost in the plain using the results obtained on the basis of (i) the field surveys; (ii) the reconstruction of the fluvial landform mobility since 1977 by remote sensing analysis and (iii) a detrended LiDAR DEM.

This preliminar study highlights several points concerning interrelations between fluvial dynamics and permafrost. First, in the case of the Beaver Creek River, the aggradation of permafrost in abandoned fluvial sediments requires more than 40-50 years and likely a few centuries, as shown by the absence of permafrost the units stabilized since the late 1970's. The active lateral mobility of the river inhibits thus the formation of permafrost. Therefore, the most part of the recent floodplain doesn't support permafrost. Then, the second youngest unit of the floodplain, which is at least 100 years old according to the vegetation, is also free of permafrost. Finally, the oldest unit is entirely affected by permafrost, formed after the WRA deposits, i.e. younger than AD 800. These observations imply that permafrost took between more than a century and less than 1,200 years to form. It differs from colder Arctic regions where the permafrost formation, around 30 years, is much faster (Gautier et al., 2021). These preliminary results need further investigations in order to better understand interactions between fluvial dynamics, permafrost and climate change.

Gautier, E. et al. 2021. Fifty-year dynamics of the Lena River islands (Russia): Spatio-temporal pattern of large periglacial anabranching river and influence of climate change. Science of the Total Environment 783: 147020. 10.1016/j.scitotenv.2021.147020.

Lerbekmo, JF., Campbell F.A., 1969. Distribution, composition and source of the White River Ash, Yukon Territory. Canadian Journal of Earth Sciences, 6: 109-116. DOI: 10.1139/e69-011.

<footnote n="1">¹ Laboratoire de géographie physique : Environnements Quaternaires et Actuels (LGP) – CNRS, Université Panthéon-Sorbonne, Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne – 94320 Thiais, France</footnote>

<footnote n="2">² Centre d'études Nordiques – Université de Montréal — Complexe des sciences, Montréal, Canada</footnote>

<footnote n="3">³ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>
# The last frontier of marine permafrost in North America is threatened by the collapse of the Ward Hunt Ice Rise (Nunavut, Canada)

Daniel Fortier<fnref n="1" />, Eliot Sicaud<fnref n="1" />, Bastien Ruols<fnref n="2" />

Ice rises are cryospheric features similar to glaciers associated with ice shelves. They are characterized by an accumulation of layers of ice forming a clearly defined dome-shaped elevation of the otherwise flatter ice shelf. Ice rises in the Arctic are only found within the Ward Hunt Ice Shelf situated along the north coast of Ellesmere Island. Contrary to Antarctic ice shelves which represent the floating continuity of continental ice masses, the Ward Hunt Ice Shelf is mostly composed of sea ice and nearly static. Patterns in the distribution of Arctic ice rises suggest that their formation is triggered by the anchoring of ice shelves to the seabed at relatively shallow depths. To better understand the processes behind the formation and evolution of this particular type of ice rises, the first objective of this project is to characterize the morphology and structure of the Ward Hunt Ice Rise. The Ward Hunt Ice Rise is located a few kilometers off the north coast of Ellesmere Island, adjacent to Ward Hunt Island which represents the northern terrestrial limit of North America. During a field campaign conducted in May 2024, measurements of the ice thickness of the Ward Hunt Ice Rise were carried out using a snowmobile-towed GPR (Ground Penetrating Radar) and a drone-based GPR. The snowmobile-towed GPR was used to acquire multi-kilometers long lines covering the entire Ward Hunt Ice Rise. The drone-based GPR was used to acquire high density lines in hard-to-access locations (i.e. the interface between the ice rise and the ice shelf). Ongoing data analysis will help to map the distribution of ice thickness, calculate the total ice volume, and describe the internal geometry (i.e. ice layers and seabed topography) of the Ward Hunt Ice Rise. Preliminary results show a mean ice thickness of ~50m and a cryostratigraphy composed of a sea ice base layer and an iced firn upper layer. The ice rise rests on the seabed which is presumably frozen (marine permafrost).

<footnote n="1">¹ Centre d'études Nordiques – Université de Montréal — Complexe des sciences, Montréal, Canada</footnote>

<footnote n="2">² Université de Lausanne (UNIL) – 1015 Lausanne, Suisse</footnote>
# Stœchiométrie et biochimie d'espèces arctiques dans un contexte de transitions de végétation de la toundra

Lucie Germain<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Marie Alexis<fnref n="1" />, Maryse Castrec-Rouelle<fnref n="1" />

Au cours des quarante dernières années, les régions arctiques ont connu une augmentation des températures presque quatre fois supérieure à la moyenne mondiale, conduisant à un dégel sans précédent du pergélisol (1,2). Ce dégel expose d'importantes quantités de carbone organique aux activités microbiennes, avec le potentiel de libérer des gaz à effet de serre, amplifiant ainsi le réchauffement climatique (2).

Parallèlement, le réchauffement rapide de l'Arctique entraîne des transitions significatives dans les communautés végétales de la toundra, favorisant notamment l'expansion des arbustes au détriment des lichens et des mousses (3). En modifiant la composition de la matière organique apportée au sol via la litière, ces changements de végétation pourraient influencer considérablement la production primaire en Arctique (4) et, à terme, la réponse et la rétroaction des écosystèmes arctiques face au réchauffement climatique.

Dans l'objectif de mieux comprendre les impacts potentiels de ces changements de végétation sur la composition de la litière, la stœchiométrie et la biochimie de onze espèces représentatives de ces changements ont été étudiées à l'aide d'extractions à l'eau, suivies d'analyses élémentaires et d'analyses en RMN 13C du liquide.

Nos résultats montrent que l'abondance accrue des arbustes pourrait entraîner un apport de litière avec un rapport carbone/azote (C/N) plus faible, mais un rapport carbone organique dissous/azote dissous (DOC/DN) plus élevé, contrebalançant la disponibilité de l'azote par rapport au carbone pour les plantes. De plus, la biochimie de la matière organique extractible à l'eau (WEOM) est influencée par le type de plante, remettant d'une part en cause l'idée d'une production uniforme de matière organique dissoute, et impliquant d'autre part que la WEOM des plantes vasculaires, plus riche en lignine, pourrait être moins biodégradable que celle des espèces non-vasculaires. Des études complémentaires seront nécessaires pour évaluer l'influence de ces processus opposés et mieux comprendre les dynamiques futures des écosystèmes arctiques.

<footnote n="1">¹ Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS) — CNRS, EPHE Paris, Sorbonne Université, Université Paris sciences et lettres — 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France</footnote>

<footnote n="2">² Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement (CRBE) — Institut National Polytechnique Toulouse, Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, CNRS, IRD — 31326 Castanet Tolosan Cedex, France</footnote>

<footnote>(1) Rantanen, M. et al. (2022) 'The Arctic has warmed nearly four times faster than the globe since 1979', Communications Earth & Environment, 3(1), p. 168. Available at: https://doi.org/10.1038/s43247-022-00498-3.</footnote>

<footnote>(2) Schuur, E.A.G. et al. (2015) 'Climate change and the permafrost carbon feedback', Nature, 520(7546), pp. 171–179. Available at: https://doi.org/10.1038/nature14338.</footnote>

<footnote>(3) Mekonnen, Z.A. et al. (2021) 'Arctic tundra shrubification: a review of mechanisms and impacts on ecosystem carbon balance', Environmental Research Letters, 16(5), p. 053001. Available at: https://doi.org/10.1088/1748-9326/abf28b.</footnote>

<footnote>(4) Buckeridge, K.M. et al. (2010) 'Soil nitrogen cycling rates in low arctic shrub tundra are enhanced by litter feedbacks', Plant and Soil, 330(1), pp. 407–421. Available at: https://doi.org/10.1007/s11104-009-0214-8.</footnote>
# Projections de l'étendue des zones humides boréales en réponse au changement climatique.

Lucas Hardouin ¹, Bertrand Decharme ¹, Jeanne Colin ¹, Christine Delire ¹

¹Centre national de recherches météorologiques (CNRM) — CNRS, Météo-France — 31507 Toulouse Cedex, France

Les zones humides jouent un rôle essentiel dans le système terrestre, interagissant avec divers processus tels que le cycle hydrologique, les échanges d'énergie avec l'atmosphère, ainsi que les cycles mondiaux de l'azote et du carbone. L'évolution future des zones humides devrait être influencée non seulement par les activités humaines directes, mais également par le changement climatique. Aux hautes latitudes, cela se manifeste non seulement par des changements dans les flux atmosphériques de précipitations et d'évapotranspiration, mais aussi par le dégel du pergélisol. Nous présenterons notre évaluation des changements d'étendue des zones humides boréales, en mettant l'accent sur les principaux complexes de zones humides. Nous avons utilisé une approche basée sur un modèle hydrologique basé sur la topographie (TOPMODEL) et les projections de contenu en eau liquide des sols provenant de 14 modèles du Projet d'Inter-comparaison des Modèles Couplés phase 6 (CMIP6). Cependant, nous constatons, dans une première approche, une incertitude significative parmi les modèles CMIP6 concernant l'évolution du contenu en eau liquide des sols aux hautes latitudes. En analysant l'évolution du contenu en eau total et l'approfondissement de la couche active dans différentes régions, nous avons choisi de raffiner notre analyse sur 10 modèles qui semblent mieux représenter les processus hydrologiques liés au dégel du pergélisol. Nous obtenons alors un bien meilleur accord inter-modèle sur le signe des changements, avec une perte moyenne de 13 % de l'étendue au-delà de 50 N pour le scénario SSP370. Des zones spécifiques, comme les basses terres de la baie d'Hudson, subissent une diminution de 21 %, tandis que celles de la Sibérie occidentale accusent une diminution de 15 % pour ce même scénario.
# Mimicking periglacial landforms and processes in an ice-rich layered permafrost system with polydispersed melamine materials

Emmanuel Léger¹, François Costard¹, Rémi Lambert¹, Albane Saintenoy¹, Antoine Séjourné¹, Maxime Leblanc¹, Lasseigne Mikael¹

¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France

This study presents results on testing polydisperse melamine material versus sand for laboratory ice-rich layered soil systems under warming conditions. We demonstrate the potential of using polydisperse melamine particles in the aim of mimicking the permafrost geomorphological degradations found in periglacial environments. We stress that this type of particles, designed for flow and sedimentary processes in rivers due to their light particle density and the granulometric size they span, are as well adequate for modeling more realistic geomorphological thawing features observed in cryosphere environments such as slump blocks along retrogressive thaw slumps.
# Potential impact of degrading polygons to thermokarst lake water and carbon cycles in the context of Yedoma, Yukon, Canada.

Sarah Ollivier<fnref n="1" />, Antoine Séjourné<fnref n="1" />, Frédéric Bouchard<fnref n="2" />, Aurélie Noret<fnref n="1" />, Marc Pessel<fnref n="1" />, Rémi Lambert<fnref n="1" />, Laure Gandois<fnref n="3" />

In the Arctic, widespread ice-rich Yedoma permafrost is thawing, causing the formation of thermokarst lakes by ground subsidence (Soloviev, 1973). Hydrology and geochemistry of hydrosystems are also impacted with drainage modification and inputs of organic and inorganic elements previously stored in permafrost (Vonk et al., 2015). Ancient organic matter (OM) could be released, converted into greenhouse gases, and enhance the positive feedback on climate (Schuur et al., 2015). This study aims at understanding the impacts of ice-rich permafrost degradation on water fluxes and organic carbon cycle in thermokarst lakes in Yukon.

Our study site is located in Western Yukon, Canada. Around Beaver Creek village, the permafrost is discontinuous extensive and corresponds to Yedoma deposits (Fortier et al., 2018). We will focus on one large lake (20,000 m<fnref n="2" />) possibly formed by thermokarst during the early Holocene. Permafrost degradation around the lake is evidenced by degraded ice-wedge polygonal landscape.

We sampled the lake, permafrost porewater and ice wedges from the polygon area for three summer field campaigns, between 2022 and 2024. The lake was sampled following a depth profile in the center of the lake, where the maximal depth has been encountered (11m). In 2023, two additional sampling profiles were conducted on the western and eastern bank of the lake. Physico-chemical in situ parameters, water stable isotopes (δ¹⁸O, δ²H), major element concentrations, concentrations and ¹⁴C isotope of dissolved organic carbon (DOC), specific ultraviolet absorbance of OM (SUVA) have been analyzed. In addition, electrical resistivity tomography (ERT) profiles have been conducted in the degrading area in 2023 and 2024.

Active thermokarst degradation of ice-wedge polygons occurred from 2022 to 2024 (10 m growth to the north). ERT profiles revealed a talik under the polygon area, where water might flow to the lake. δ¹⁸O and δ²H values along vertical profiles in the lake for each year showed a noticeable decrease of 1.5-2‰ between 2 and 4 m deep. We hypothesize that this is indicative of inputs of more depleted permafrost meltwater from the degradation area to the lake. No strong trend in DOC profiles or differences in parameters related to OM composition (SUVA) have been identified in the lake. ¹⁴C signature of organic carbon in the lake showed recent ages, corresponding to current carbon cycle. This indicates no strong inputs of permafrost OM with meltwater, or permafrost OM signature cannot be detected. The latter can be due to rapid mineralization and production processes by microorganisms in the lake.

To conclude, degradation of ice wedges leads to inputs of depleted meltwater into the studied

<footnote n="1">¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Centre d'Applications et de Recherches en TELédétection (CARTEL) – Université de Sherbrooke – Faculté des lettres et sciences humaines, Département de géomatique appliquée, Sherbrooke, Canada</footnote>

<footnote n="3">³ Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement (CRBE) — Institut National Polytechnique Toulouse, Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, CNRS, IRD — 31326 Castanet Tolosan Cedex, France</footnote>
thermokarst lake, but no changes have been detected on dissolved organic carbon cycle in terms of
concentration, OM composition or age.

Fortier, D., et al. 2018. 'Late Pleistocene Yedoma in south-western Yukon (Canada): a remnant of Eastern Beringia?'. 5th European Conference on Permafrost, Chamonix Mont-Blanc, France, 23rd June-1st July, Book of abstract, pp 637-638.

Schuur, E., et al. 2015. Climate change and the permafrost carbon feedback. Nature 520, 171–179.

Soloviev, P. A. 1973. Thermokarst phenomena and landforms due to frost heaving in Central Yakutia. Biuletyn Peryglacjalny 23: 135-155

Vonk, J.E., et al. 2015. Reviews and syntheses: Effects of permafrost thaw on Arctic aquatic ecosystems. Biogeosciences 12, 7129–7167.
Characterizing dispersed ice reservoir in permafrost
peatlands under the influence of climate change-
induced thaw

Lucia Perez Serrano <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Sergey Loiko <fnref n="3" />, Artem Lim <fnref n="3" />, Oleg Pokrovsky <fnref n="1" />,
Jean-Luc Rols <fnref n="2" />

Permafrost peatlands are vulnerable ecosystems in a context of climate change, as rising temperatures could cause the thawing of permafrost, which implies a potential deepening of the active layer. Melting permafrost may release a substantial amount of carbon as greenhouse gases, although the magnitude of this release is uncertain. A special concern has arisen related to small reservoirs of water in permafrost frozen layer: the dispersed ice. Dispersed ice is enriched in dissolved components, which may be highly reactive and even provide sizable contributions to the hydrological system via suprapermafrost flow (Lim et al., 2021). Therefore, assessing the nature of the dissolved phase in dispersed ice is paramount to understand climate-change related thawing consequences in ecosystem dynamics.

In West Siberia, permafrost peatlands hold the largest soil water and ice resources in the northern hemisphere, with dispersed ice from sporadic permafrost dominated by highly labile, low molecular weight dissolved organic matter (DOM) (Kuzmina et al., 2023). To characterize DOM composition in ice-rich, continuous permafrost, four cores (0-180 cm) were sampled in Tazovsky (West Siberia) following a bog-to-fen gradient. Chemical characterization in both the porewater (active layer) and the dispersed ice (frozen layer) has been assessed by element pool (C,N, P) through dissolved organic carbon (DOC), total dissolved nitrogen (TDN) and trace elements analysis. Moreover, structural quality of DOM has been studied through optical properties (UV- visible spectroscopy 200 – 800 nm) and the quantification of organic acids. This data has been coupled to inorganic nutrients concentration (e.g., NO, NH, PO<fnref n="3" />).

The dispersed ice is enriched in labile DOC, trace elements, TDN, and total phosphorus (TP) compared to the porewater in the active layer. Local maximum concentrations for these pools in dispersed ice vary according to the bog-to-fen gradient and the active layer depth. Maximum concentrations situated in the transient layer (70-100 cm) could be mobilized in an active layer deepening context, leading to an increase in nutrient and labile C fluxes into the hydrological network. This mobilization may enhance microbial activity and contribute to greenhouse gas emissions, affecting ecosystem function and reinforcing positive climate feedback.

Kuzmina, D. M., Lim, A. G., Loiko, S. V., Shefer, N., Shirokova, L. S., Julien, F., Rols, J.-L., & Pokrovsky, O. S. (2023). Dispersed ice of permafrost peatlands represents an important source of labile carboxylic acids, nutrients and metals. Geoderma, 429, 116256. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.01.009

Lim, A. G., Loiko, S. V., Kuzmina, D. M., Krickov, I. V., Shirokova, L. S., Kulizhsky, S.
P., Vorobeyev, S. N., & Pokrovsky, O. S. (2021). Dispersed ground ice of permafrost peatlands: Potential unaccounted carbon, nutrient and metal sources. *Chemosphere*, 266, 128953.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128953

<footnote n="1">¹ Géosciences Environnement Toulouse (GET) — CNRS, Université Toulouse 3, IRD, BRGM, CNES — 31400 Toulouse, France</footnote>

<footnote n="2">² Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement (CRBE) — Institut National Polytechnique Toulouse, Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, CNRS, IRD — 31326 Castanet Tolosan Cedex, France</footnote>

<footnote n="3">³ BIO-GEO-CLIM Laboratory, Tomsk State University, Tomsk – Russie</footnote>
Diagnostic géophysique du contexte géocryologique
de sites archéologiques inuits de l'archipel de Nain
(Labrador, Canada)

Dominique Todisco <fnref n="1" />, Rachel Labrie <fnref n="2" />, Najat Bhiry <fnref n="2" />, Cécile Finco <fnref n="3" />,
Armelle Couillet <fnref n="1" />, Héloïg Barbel <fnref n="4" />

Cette présentation vise, par l'entremise d'une approche géophysique multi-méthodes, à caractériser
les conditions géocryologiques actuelles de deux sites archéologiques côtiers Inuit, situés sur deux îles
distinctes de l'archipel de Nain (Labrador) : Oakes Bay 1 (Dog Island) et South Aulatsivik 6 (South Aulatsivik
Island). L'étude repose sur l'utilisation de trois méthodes complémentaires non invasives : la tomographie
de résistivité électrique (ERT), le géoradar (GPR) et l'induction électromagnétique (EMI). Les profils des
zones clés des sites ont été analysés en fonction de leur contexte géomorphologique et archéologique.
Les résultats obtenus ont permis de déterminer la variabilité spatiale du pergélisol à l'échelle des sites
Inuit. L'ERT et le GPR ont permis d'évaluer l'épaisseur de la couche active et l'hétérogénéité des
propriétés du sous-sol selon la microtopographie de surface des structures archéologiques. Ainsi, dans le
centre des maisons semi-souterraines en dépression, le pergélisol est plus mince et moins riche en glace,
tandis que les bourrelets périphériques abritent un pergélisol plus épais et riche en glace. Les zones
proches de la côte et des étangs thermokarstiques sont presque dépourvues de pergélisol. Les zones
couvertes par de la végétation arbustive sont exemptes de pergélisol alors que celles dominées par les
lichens et les mousses comprennent des noyaux de pergélisol riche en glace. Il a aussi été révélé que la
forte résistivité observée par endroits est due à la présence de sol gelé et de sédiments grossiers, ce qui
influence la profondeur de pénétration de l'ERT et du GPR, alors que les données de conductivité
électrique mesurées par l'EMI étaient parfois trop basses pour la résolution de l'appareil. Un modèle
conceptuel découlant des trois analyses géophysiques synthétise le contexte géocryologique complexe
d'Oakes Bay 1, mettant en évidence la dégradation thermique subie par le pergélisol due à la conduction
et à l'advection. Le pergélisol du site est classifié comme climato-protégé, ne pouvant se régénérer dans
les conditions climatiques actuelles et donc très sensible au réchauffement. Les analyses géophysiques
effectuées à South Aulatsivik ont révélé la présence d'une mince couche discontinue de pergélisol
résiduel sur le tombolo hébergeant le site archéologique, tout en documentant la formation postglaciaire
du tombolo. La dégradation du pergélisol soutenant le site archéologique de South Aulatsivik 6 est déjà
à un stade avancé. Cette étude représente une avancée significative dans l'exploration des conditions
géocryologiques de sites archéologiques subarctiques de l'est du Canada. Elle a permis d'évaluer la
situation du patrimoine inuit en réponse aux variations climatiques tout en promouvant l'utilisation d'une
méthode relativement rapide et non invasive en géoarchéologie périglaciaire.

<footnote n="1">1 Identité et Différenciation de l'Espace, de l'Environnement et des Sociétés (IDEES) – Université de Rouen Normandie, Centre National de la Recherche Scientifique – 76821 Mont-Saint-Aignan Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Université Laval, Centre d'études nordiques (CEN), Québec – Canada</footnote>

<footnote n="3">³ CEREMA Normandie Centre – Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires
– Département Géosciences et Infrastructures, France</footnote>

<footnote n="4">4 Université Laval, Québec – Département des sciences historiques, Canada</footnote>
Impact of bank collapse on methane emissions in
permafrost peatlands: an experimental approach

Rémi Trémouille <fnref n="1" />, Maialen Barret <fnref n="1" />, Megan Andersen <fnref n="2" />, Julien Arsenault <fnref n="1" />,<fnref n="3" />,
Frédéric Bouchard <fnref n="3" />, Lucile Cosyn Wexsteen <fnref n="3" />, Sylvain Ferrant <fnref n="4" />, Liudmila Shirokova
<fnref n="5" />, Laure Gandois <fnref n="1" />

In the permafrost ecosystems, warming can lead to thawing of ice wedges, through pond deepening and bank collapse. The transfer of long-term stored organic matter (OM) from permafrost into trough ponds raises uncertainties about its potential mineralisation and positive feedback to climate change through greenhouse gases (GHG) emissions (Prèskienis et al., 2024). Trough ponds could contain labile OM derived from primary production, which could increase peat mineralisation via a mechanism similar to priming effect (Wild et al., 2023). On the other hand, permafrost peat contains specific microbial communities, high dissolved organic carbon (DOC) and nutrient concentrations that could enrich trough pond ecosystems and influence GHG emissions (Ernakovich et al., 2022; Lim et al., 2021). In this complex context, incubation experiments under controlled conditions could help to disentangle and understand the different effects of bank collapse in trough ponds. The Hudson Bay Lowlands are one of the largest permafrost peatland complexes in the Arctic (Olefeldt et al., 2021). In a polygonal peatland context, peat, pore water and pond water analyses showed high nutrient (NH₄⁺, PO₄<fnref n="3" />⁻), DOC and organic acid content in the dispersed ground ice of the transient layer. Based on these results, we designed two sets of experiments. Long-term (6 months) incubations will mimic bank collapse in trough ponds under controlled conditions (temperature) to monitor GHG production, microbial community dynamics, nutrient content and OM properties. Different sections of permafrost peat and water from trough ponds would allow GHG emissions to be studied in different contexts of nutrient limitation, primary production and microbial community. This long-term incubation could dissociate the effects of priming and nutrient transfer during bank collapse. In addition, to focus on the effect of nutrient input on the mitigation potential through CH₄ oxidation, water from trough ponds was incubated with shots of synthetic inorganic nutrients (NH₄⁺, PO₄<fnref n="3" />⁻) and/or nutrient-rich dispersed ground ice. Kinetic results of CH₄ consumption showed that CH₄ oxidation could be enhanced or decreased depending on nutrient inputs. These results, combined with those derived from long-term incubations will assess how permafrost thawing and subsequent nutrient transfer could affect CH₄ cycling in trough ponds.

References:

Ernakovic et al. 2022 https://doi.org/10.1111/gcb.16231

Lim et al. 2021 https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128953 Olefeldt et al. 2021 https://doi.org/10.1007/978-3-030-71330-0_3 Prèskienis et al. 2024 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad1433 Wild et al. 2023 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109012

<footnote n="1">¹ Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement (CRBE) — Institut National Polytechnique Toulouse, Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, CNRS, IRD — 31326 Castanet Tolosan Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Department of Soil, Water and Climate — University of Minnesota Twin Cities — Saint Paul, Minnesota, États-Unis</footnote>

<footnote n="3">³ Département de géomatique appliquée — Université de Sherbrooke — Sherbrooke QC, J1K 2R1, Canada</footnote>

<footnote n="4">⁴ Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO) — CNRS, Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, IRD, CNES, INRAE — 31041 Toulouse Cedex 9, France</footnote>

<footnote n="5">5 Géosciences Environnement Toulouse (GET) — CNRS, Université Toulouse 3, IRD, BRGM, CNES — 31400 Toulouse, France</footnote>
# Modélisation mécaniste du dégel du pergélisol : impacts du changement climatique sur un bassin versant de Sibérie Centrale

Thibault Xavier<fnref n="1" />, Laurent Orgogozo<fnref n="1" />, Anatoly S. Prokushkin<fnref n="2" />, Esteban Alonso-González<fnref n="3" />, Simon Gascoin<fnref n="3" />, Oleg Pokrovsky<fnref n="1" />

La complexité des processus physiques impliqués dans le dégel du pergélisol, avec entre autres de fortes interactions entre transferts thermiques, hydriques et dynamique de la végétation, rend l'anticipation des impacts du réchauffement climatique sur les surfaces continentales boréales particulièrement problématique. Pour surmonter ces difficultés, la simulation numérique mécaniste des transferts dans les sols peut apporter une contribution décisive. Néanmoins ce type d'approche requiert des moyens computationnels important. C'est la raison pour laquelle le projet ANR HiPerBorea (hiperborea.omp.eu) développe et met en œuvre des outils de modélisation du pergélisol en calcul à haute performance. Une application à la caractérisation quantitative de l'impact du réchauffement climatique sur le pergélisol du bassin versant de la Kulingdakan, dans la forêt boréale sur pergélisol continu de Sibérie Centrale, sera présentée. Les réponses du pergélisol à quatre scénarios de changement climatique CMIP6 ont été simulées jusqu'en 2100, ce qui permet de quantifier les évolutions de l'état thermique et hydrique des sols et des flux d'eau de ce bassin versant. Dans le cas du scenario de réchauffement climatique le plus sévère SSP5-8.5, l'augmentation de l'épaisseur de couche active d'ici 2100 dans ce bassin versant correspondrait à un déplacement de 350 km vers le sud en conditions climatiques actuelles. La réalisation de ces simulations a requis l'utilisation de 1,8 millions d'heures de calcul sur la partition ROME du supercalculateur IRENE du TGCC, illustrant la nécessité du calcul haute performance pour la mise en œuvre de ce type d'approche numérique mécaniste aux échelles d'intérêts pour l'étude de la réponse des surfaces continentales aux changements globaux.

<footnote n="1">1 Géosciences Environnement Toulouse (GET) — CNRS, Université Toulouse 3, IRD, BRGM, CNES — 31400 Toulouse, France</footnote>

<footnote n="2">2 V.N. Sukachev Institute of Forest – 660036 Krasnoyarsk, Russia</footnote>

<footnote n="3">3 Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO) — CNRS, Université Toulouse 3 — Paul Sabatier, IRD, CNES, INRAE — 31041 Toulouse Cedex 9, France</footnote>
17 - Variabilité climatique et cryosphère dans l'Hémisphère Sud et l'Océan Austral : SAM est-il bien celui qui conduit ?
The roles played by the atmosphere and the ocean
during the rapid climatic events at the end of marine
isotope stage 3 in the southeast Pacific

Léna Andrzejewski <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Giuseppe Siani <fnref n="1" />, Elisabeth Michel <fnref n="2" />, Patricia Richard <fnref n="2" />,
Gulay Isguder <fnref n="2" />

Many doubts remain about the mechanisms controlling the rapid climatic variations of the last glacial period in the south-east Pacific sector. The aim of this study is to understand the influence of global atmospheric and oceanic processes on the Patagonian region by studying sediment core MD07-3119 (46° 05'S; 76° 06'W), taken along the southern margin of Chile. Oxygen and carbon isotope analyses of planktonic foraminifera and carbon-14 dating were performed to reconstruct the climatic variability of the region. Reconstructions of surface temperatures, using the method of modern analogues on planktonic foraminifera, and of freshwater anomalies in the region have enabled us to reconstruct the water balance over 45 000 years at 46°S. On the one hand, the results indicate that the general trend of the Patagonian ice sheet at 46°S shows a maximum glacial extension between 30 and 27 ka and a two-phase retreat between 27 and 20 ka and between 20 and 11 ka on the Andes Mountains. Furthermore, isotope analyses and XRF core scanner measurements, carried out prior to this study, show that the ocean surface at 46 S was locally impacted by five rapid advances and retreats of the Patagonian ice sheet over the Coastal Mountains. These rapid dynamics do not appear to be driven locally by temperature variations, but rather by the latitudinal migration of the Westerlies. These winds may have led to an increase in precipitation on the continent, as well as an influx of fresh water, organic matter and detrital sediments in core MD07-3119, enabling a high temporal resolution study.

<footnote n="1">1 Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>
PALAS and SOUTHSPHERE joint programs, an
unprecedented effort to reconstruct Kerguelen
Holocene climate fluctuations based on lake
sediments and glacier forms and deposits

Fabien Arnaud ¹, Jostein Bakke ²

¹ Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne (EDYTEM) — CNRS, Université Savoie Chambéry, Ministère de la Culture — 73376 Le Bourget du Lac Cedex, France

² Department of Earth Science and Bjerknes Centre for Climate Research—University of Bergen — Bergen, Norvège

This contribution is the first joint publication of programs IPEV 1094 (PALAS) and Norwegian Research Council 267719 (Southsphere). All members of both programs are granted the co-authorship of it.

The Kerguelen Archipelago is among the most isolated in the world. As the emergent part of a giant igneous province, its geographical position, currently on the Polar Front, and its richness in lakes, peatlands, and glaciers make it a particularly relevant target for reconstructing the climate variations that have affected the Southern Indian Ocean over the past millennia. To exploit this potential, we conducted two sampling campaigns in 2014 and 2019. In 2014, two sediment cores, 7 and 9 meters long, were taken from Lake Armor, far from any glacial system. In 2019, six lakes (Guynemer, Héra, Athéna, Aphrodite, Five, and Cartographie) were cored near the Cook Ice Cap, and more than 100 samples were collected to date glacial advances using the ³⁶Cl method.

The initial stages of analysis allowed us to propose the first detailed mapping of glacial formations and landforms near the Cook Ice Cap's depressions, located in the north of Kerguelen's main island. Preliminary dating results confirm that the Guynemer Glacier was still in a very advanced position at the beginning of the Holocene, followed by significant retreat between 11,000 and 8,000 cal. BP. So far, only one glacial recurrence has been dated above Lake Guynemer, but the complexity of the landforms near the Chamonix Glacier suggests a potentially more intricate history of Holocene glacial dynamics.

The lake records provide complementary information to that of the periglacial deposits and landforms, particularly thanks to their continuity. Lake Cartographie shows a period of rapid disappearance of a local glacier between 12,000 and 10,000 cal. BP, a time during which summer temperatures were at least as high as today, according to data obtained from biomarkers (GDGT) at Lake Armor. Lake Aphrodite, on the other hand, has provided a high-resolution record showing the existence of four recurrences of the Chamonix Glacier, which crossed the lake's supply threshold over the past 1,200 years, refining our understanding of the archipelago's glacial variability. Lake "5" has yielded a record of pollen and aeolian deposits that suggest significant air mass inflows from Africa at the very beginning of the Holocene.

The project is now entering a phase of synchronization and synthesis of the results, which will provide insights into Holocene climate variability in the southern Indian Ocean and its relationship with major global climate variability patterns, such as the Southern Annular Mode (SAM), El Niño-Southern Oscillation (ENSO), and the Indian Ocean Dipole (IOD).

Deline, P. et al. Mapping of morainic complexes and reconstruction of glacier dynamics north- east of Cook Ice Cap, Kerguelen Archipelago (49°S). *Antarctic Science* 36, 75–100 (2024).

Tuestad, T. et al. Late Glacial-Holocene cirque glacier chronology on sub-Antarctic Kerguelen Archipelago (49 S) based on cosmogenic 36Cl exposure dating. *Quaternary Science Reviews* 336, 108754 (2024).

Zwier et al. - 2024- Holocene changes in the position of the Southern H. Quaternary Science Reviews, in press
Changements climatiques sur l'archipel de Kerguelen
(sud de l'océan Indien) à l'aide d'archives
paléoclimatiques marines et continentales

Emeline Bellet <fnref n="1" />, Fabien Arnaud <fnref n="1" />, Xavier Crosta <fnref n="2" />, Guillemette Menot <fnref n="3" />, Vincent Grossi <fnref n="4" />, Christine Piot <fnref n="1" />, Marie-Alexandrine Sicre <fnref n="5" />, Mercedes Mendez <fnref n="5" />, Matthew Makou <fnref n="3" />, Salomé Ansanay-Alex <fnref n="3" />

Kerguelen est un archipel subantarctique, éloigné des masses continentales et localisé dans le sud de l'Océan Indien (49 S-69 E). Il est situé à la limite nord du courant circumpolaire de l'Antarctique et au centre de la ceinture des vents d'ouest de l'hémisphère sud. Ces vents influencent notamment la position des courants océaniques, la température, l'humidité, et l'absorption océanique du CO2. Leur variabilité pourrait ainsi être à l'origine et/ou être le symptôme de changements climatiques régionaux, voire planétaires.

A Kerguelen, les connaissances sur la variabilité climatique passées se basent sur les enregistrements de pollens (1,2) et les avancés glacières (manques de données entre 10000 et 4300 cal BP) (3). Notre étude multiproxies, portant sur l'Holocène, s'appuie sur deux archives sédimentaires continentales et une océanique. Grâce à l'étude des biomarqueurs organiques et l'assemblage de diatomées, nous avons pu déduire les températures absolues de l'air et de la surface de l'océan, les changements relatifs des précipitations et le stress hydrique. La concordance des résultats entre les sites renforce la confiance dans les reconstructions climatiques et montrent la robustesse de l'utilisation de biomarqueurs organiques pour reconstituer la variabilité climatique aux hautes latitudes.

Le couplage océan-atmosphère est particulièrement marqué de 13000 à 8000 cal PB, période marqué par un optimum climatique avec des températures océaniques et atmosphériques élevées. Un brusque refroidissement s'est produit vers 8000 cal BP, conséquence de la migration au nord des vents d'ouest. Ces résultats sont cohérents avec ceux obtenus par l'observation des enregistrements de pollen au nord de l'île (1). Pour la première fois, une période de net réchauffement entre 3500 et 1900 cal BP a été enregistré. L'absence d'indices sur le retrait glaciaire (3) et la stabilisation de la végétation sur cette période (1) n'avaient jusqu'ici pas permis de détecter ce changement climatique. S'ensuit un " petit âge glaciaire régional " perdurant jusqu'à environ 900 cal BP (période bien documenté sur la région (3)). Enfin, sur la période récente nous observons un réchauffement extrêmement marqué, les températures d'été passant de 3.5 à 6.4°C.

Un des points importants de cette études est la similarité de nos résultats avec les enregistrements

<footnote n="1">1 Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne (EDYTEM) — CNRS, Université Savoie Chambéry, Ministère de la Culture — 73376 Le Bourget du Lac Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Environnement, et Paléoenvironnement Océaniques et Continentaux (EPOC) – CNRS, Université de Bordeaux, Bordeaux INP, EPHE Paris, Université Paris sciences et lettres – 33615 Pessac Cedex, France</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE) - CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monnet Saint-Etienne - 69622 Villeurbanne Cedex, France</footnote>

<footnote n="4">4 Institut Méditerranéen d'océanologie (MIO) — Université de Toulon, CNRS, IRD, Aix-Marseille Université — 13288 Marseille Cedex 09, France</footnote>

<footnote n="5">5 Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) – Sorbonne Université, CNRS, MNHN, IRD – 4 place Jussieu - 75252 Paris Cedex 05, France</footnote>
régionaux (1-3) et renforce l'idée de divergences par rapport à des enregistrements plus éloignés, comme en Amérique du Sud (4,5).

Références :

Zwier et al. QSR 2024

Van der Putten et al. QSR 2015

Tuestad et al. QSR 2024

Zwier et al. TH, 2022

Spoth et al. QSR, 2023
Late Pleistocene glacier evolution of the Kerguelen
Archipelago (Southern Indian Ocean) constrained by
³⁶Cl Cosmic Ray Exposure dating

Joanna Charton <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Vincent Jomelli <fnref n="1" />, Irene Schimmelpfennig <fnref n="1" />, Deborah Verfaillie <fnref n="1" />, Guillaume Delpech <fnref n="3" />, Damien Guillaume <fnref n="4" />, Vincent Favier <fnref n="5" />, Laurie Menviel <fnref n="6" />, Aster Team (Georges Aumaître, Karim Keddadouche, Fawzi Zaidi) <fnref n="1" />

The Marine Isotopic Stage 3 (MIS 3; 60-26.5 ka) is characterized by a strong climate variability punctuated by several cold and warm millennial-events. Yet, terrestrial glacier reconstructions from the southern mid-latitudes, such as in Patagonia and New Zealand, indicate large glacier extents during this period, that pre-date the global Last Glacial Maximum (gLGM; 26.5 – 19 ka). More importantly, the climatic conditions that drove MIS 3 glacier evolution in the southern mid-latitudes remain discussed, and given their similarity – raise the question of whether or not all glaciers were driven by the same large-scale mechanisms. The sub-Antarctic Kerguelen Archipelago (49 S, 69 E) is therefore an excellent study site to contribute to the understanding of this issue, as it is one of the few places in the Indian sector of the Southern Ocean that hosts numerous glacial landforms that can be dated to investigate glacier fluctuations and their associated paleoclimates. Using ³⁶Cl cosmic ray exposure dating on moraine boulders and glacially polished bedrock samples, we provide new time constraints spanning the last 40 to 19 ka. The moraine ages indicate that glacier culminations occurred during MIS 3 at 42.2 ± 4.9 ka, and during the gLGM at 21.5 ± 3.2 ka, at 21.4 ± 3.7 ka and 19.4 ± 2.6. The presence of a MIS 3 moraine that was not obliterated by a gLGM advance suggests that the 42.2 ka glacier extent was at least as large as the gLGM glacier maxima on the archipelago and is consistent with observations in other southern mid-latitude regions. ³⁶Cl ages of glacially polished bedrock surfaces sampled in different locations of the archipelago range from 39 ka to 19 ka. We interpret these results as reflecting periods of deglaciation that occurred in between the two glacier culminations and right after the gLGM on Kerguelen. Late Pleistocene glacier culminations on Kerguelen may have been in phase with cold conditions recorded in sea surface temperature records, which suggest a cooling around Kerguelen. However, climate drivers responsible for the larger MIS 3 glacier culmination on Kerguelen still remain unclear, although we hypothesize that, on top of temperature changes, precipitation changes could have also contributed to the glaciers advance and retreat.

<footnote n="1">¹ Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) – Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE – 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>

<footnote n="2">² Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO) – University of Columbia – Palisades, New York 10964, États-Unis</footnote>

<footnote n="3">³ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="4">⁴ Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE) - CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monnet Saint-Etienne - 69622 Villeurbanne Cedex, France</footnote>

<footnote n="5">5 Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE) – Institut polytechnique de Grenoble, CNRS, IRD, Grenoble Alpes, INRAE – 38400 Saint-Martin d'Hères, France</footnote>

<footnote n="6">⁶ UNSW – Australie</footnote>
# Variabilité glaciaire de la calotte Cook (Îles Kerguelen) : calibration du signal sédimentaire de la Baie de la Table et reconstruction sur 4000 ans

Léo Chassiot<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Emmanuel Chapron<fnref n="3" />, Elisabeth Michel<fnref n="4" />, Vincent Jomelli<fnref n="5" />, Vincent Favier<fnref n="6" />, Deborah Verfaillie<fnref n="5" />, Joanna Charton<fnref n="5" />, Anthony Foucher<fnref n="4" />, Martine Paterne<fnref n="4" />, Nathalie Van Der Putten<fnref n="7" />

Les îles subantarctiques situées entre 40 et 60°S sont des masses terrestres circumpolaires influencées par la ceinture de vents d'ouest dont les déplacements latitudinaux sont entraînés par le 'Southern Annular Mode' (SAM) sur des échelles de temps décennales. Dans le secteur indien de l'océan Austral, les îles Kerguelen (49°S) forment un archipel volcanique qui abrite la calotte glaciaire de Cook, la plus grande masse de glace de la zone subantarctique. L'assèchement atmosphérique résultant d'une migration vers le pôle austral des vents d'ouest (phase positive du SAM) a été le principal moteur de la spectaculaire perte de glace au cours de la seconde moitié du 20e siècle. La cartographie géomorphologique des glaciers et la datation cosmogénique des dépôts ont récemment permis d'obtenir des informations sur la variabilité glaciaire de l'Holocène, avec toutefois des incertitudes importantes sur le timing et l'amplitude des fluctuations les plus récentes.

Un transect de carottes à pistons géants prélevées dans la Baie de la Table, un fjord situé sur la marge sud-ouest de la calotte glaciaire Cook, a été collecté pour évaluer la variabilité glaciaire au cours des quatre derniers millénaires. L'interprétation des proxys sédimentaires et géochimiques est étayée par des corrélations statistiques avec le bilan de masse surfacique de la calotte glaciaire de Cook sur la période instrumentale, et par comparaison avec les datations obtenues sur des dépôts glaciaires et tourbeux sur les deux derniers millénaires. Les données géochronologiques à haute résolution (¹³⁷Cs, ²¹⁰Pb et ¹⁴C) corrigées de l'effet de réservoir marin local ont permis de reconstruire les phases d'avancée et de recul des glaciers à l'échelle centennale. La calotte glaciaire de Cook a connu des périodes d'avancée glaciaire à 3.4-2.8, 2.3-1.7, 1.35-1.15 ka cal. BP, avec un maximum du " Petit Âge Glaciaire " identifié entre 0,7 ka cal. BP et le début du 20e siècle. Les archives suggèrent que des périodes de réduction de la taille des glaciers similaires à la situation actuelle (post-1950 CE) se sont produites à 2.8-2.3, 1.7-1.35 et 1.15-0.8 ka cal BP. La comparaison avec les enregistrements de la ceinture subantarctique et des latitudes moyennes méridionales (Patagonie, Nouvelle-Zélande) suggère que les précipitations induites par les vents d'ouest (conditions plus humides et plus venteuses) ont été le principal moteur de la variabilité des glaciers à l'échelle centennale dans les îles Kerguelen, notamment après 2,3 ka cal BP. L'enregistrement de la Baie de la Table représente le premier enregistrement continu de la variabilité glaciaire de

<footnote n="1">¹Centre Eau Terre Environnement (ETE) - INRS - 490 Couronne St, Quebec City, Canada</footnote>

<footnote n="2">²Département de Géographie - Université Laval - 2405 rue de la Terrasse Québec, Canada</footnote>

<footnote n="3">³Géographie de l'Environnement (GEODE) - CNRS, Université Toulouse - Jean Jaurès, Institut national universitaire
Jean-François Champollion - 31058 Toulouse Cedex 9, France</footnote>

<footnote n="4">⁴Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) - CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="5">⁵Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) - Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE - 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>

<footnote n="6">⁶Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE) - Institut polytechnique de Grenoble, CNRS, IRD, Grenoble Alpes, INRAE - 38400 Saint-Martin d'Hères, France</footnote>

<footnote n="7">⁷Faculty of Science — Vrije Universiteit — Amsterdam, Pays-Bas</footnote>
l'Holocène tardif dans les îles Kerguelen, ce qui permet de mieux comprendre l'évolution du climat dans
le secteur indien de l'océan Austral, où les enregistrements sont encore rares.
Centennial variability of the southern hemisphere westerly winds and of the southern annular mode over the past millennia

Hugues Goosse¹

¹Earth and Life Institute – Université catholique de Louvain– Place Louis Pasteur, Louvain-la-Neuve, Belgique

Many observational evidences suggest large shifts in the position and strength of the southern hemisphere westerly winds (SHWW) at the centennial timescale over the past millennia, or of the strongly related Southern Annular Mode (SAM). However, no consistent view has emerged up to now on the timing of those variations and their spatial extent. It is thus difficult to determine when shifts actually occurred and if the suggested changes in the SHWW are regional features or if they are consistent across all longitudes. One additional issue is that climate models are in general not able to reproduce such large centennial variations in the SHWW. The goal of this presentation is to review existing evidence of SHWW variations based on different types of records influenced by local wind conditions such as those from trees, glaciers and lakes as well as from multiproxy reconstructions. The inter-hemispheric gradient of ¹⁴C in atmospheric CO₂, which are also strongly influenced by the SHWW, will provide an additional large-scale constraint. The periods that may be characterized by a shift in the SHWW will be identified and the potential origin of the discrepancies between records discussed.
A speleothem record for the last interglacial and
penultimate glaciation (116 to 186 ka) from the
Madre de Dios archipelago (50°S) in southern
Patagonia.

Charlotte Honiat¹,², Stacy Carolin¹, Christopher Day¹, Christoph Spötl³, R. Lawrence Edwards⁴, Richard Maire²,⁵, Membre de l'association Centre-Terre²

¹ Department of Earth Sciences — University of Oxford –South Parks Road, Oxford, Royaume-Uni

² Association Centre-Terre – Centre Terre 25 rue Louis de Broglie 31100 Toulouse, France

³ Institut für Geologie — Universität Innsbruck — Innsbruck, Autriche

⁴ Department of Earth Sciences — University of Minnesota — Minneapolis, États-Unis

5 PASSAGES — Université Bordeaux Montaigne, CNRS, Ecole Nationale Supérieure d'Architecture et de Paysage de Bordeaux, Université de Bordeaux — 33607 Pessac Cedex, France

Southern South America stands out as one of the few landmasses in the path of the Southern Westerly Winds (SWW), a key feature of large-scale circulation in the Southern Hemisphere. The variability of the SWW can be controlled by the difference in the zonal mean sea-level pressure between 40 S (mid-latitudes) and 65°S (Antarctica), referred to as the Southern Annular Mode (SAM), which is an important driver of global climate variability (Hernández et al., 2020). Positive phases of SAM (defined by higher atmospheric pressure in the mid-latitudes and lower atmospheric pressure in Antarctica) strengthen and shift the SWW poleward, inducing significant climate changes (precipitation, temperature, oceanic circulation, glacier melting) in the Southern Hemisphere (Fletcher and Moreno, 2011).

Our study site, the Madre de Dios archipelago (50°S), is the southernmost karst region in the world, preserving unique climate archives, such as speleothems, from external erosion (e.g., glacier ablation). This region is strategically positioned to record shifts in the SWW. Speleothems could represent high-quality archives from Patagonia that, unlike alternative surface records, can be precisely dated beyond the radiocarbon limit using U-Th techniques (Kilian et al., 2012). Late Glacial and Holocene climates in southern South America are most widely inferred from pollen preserved in lake sediments and peat bogs, with only a few studies based on inorganic proxies linked to (hydro)climate (e.g., Solari et al., 2010; Nehme et al., 2023), which display high resolution and no older than 16 ka.

Here, we present preliminary stable isotope data for the last interglacial (MIS5e) and penultimate
glacial (MIS6) periods from a subglacial speleothem. Such records are extremely rare because the area
was buried beneath the Patagonian ice sheet. For the first time, we have evidence of speleothem growth
during glacial periods, clearly indicating the presence of water and non- freezing conditions in at least
parts of this karst system. The interpretation of the δ¹⁸O proxy remains unresolved, as it likely reflects a
complex combination of factors such as temperature, precipitation amount, moisture source (especially
during glacial times), and potential fractionation processes during freezing/melting of glacier water above
the cave. Modern monitoring data suggest calcite precipitation at equilibrium and the geochemical
signature of the epikarst water resembles mean annual precipitation at our site. Nevertheless, these
datasets open a new window on past climates in Patagonia and may provide the first terrestrial record of
changes in the position and/or strength of the SWW.
# Increased warming of the sub-Antarctic islands in the 21st Century

David Hedding <fnref n="1" />, Werner Nel <fnref n="2" />, Elizabeth Rudolph <fnref n="3" />

The sub-Antarctic islands represent ideal sentinels for climate change research in the Southern Hemisphere. These islands are located close to the Antarctic Polar Front, with air temperatures that are consistently cool and with annual and seasonal variability buffered by the surrounding cold ocean. This oceanic setting makes them extremely sensitive to shifts in climate. The islands that constitute the 'core' of the sub-Antarctic region are South Georgia, Marion and Prince Edward islands, the archipelagos of Crozet and Kerguelen, Heard and McDonald islands and Macquarie Island. Climatic records from these sub-Antarctic islands display a considerable warming trend throughout most of the mid- to late 20th Century; with numerous reports of drastic landscape and ecological responses. However, has the documented warming trend continued into the 21st Century? Here we evaluate Mean Annual Air Temperature (MAAT) for the sub-Antarctic islands from 1950-2020 to assess the current state of climate change and highlight potential impacts. For comparison, the MAAT for the "sub-Antarctic" islands of Campbell and Auckland were also analysed. As expected, the warming trend established during the 20th Century is continuing into the 21st Century, but the recent (2000-2021) trend of warming is, in all respects, higher than the long-term trend. From linear extrapolation of the long-term trends up to 2000, the predicted MAAT in 2050 is 5.3°C at Macquarie, 5.9°C at Kerguelen and 6.7°C at Marion Island. However, from the rate measured since 2000, MAAT in the middle of the century (2050) is predicted to be 6°C at Macquarie, 6.3°C at Kerguelen and 7.2°C at Marion Island. Importantly, these measured (and extrapolated) warming trends in MAAT at the sub-Antarctic islands are impacting landscape and ecosystem processes on the islands. Moreover, under an increasingly warming climate, the risks posed by invasive species to the ecology of the sub-Antarctic islands is predicted to intensify.

<footnote n="1">¹ University of South Africa (UNISA) – Johannesburg, Afrique du Sud</footnote>

<footnote n="2">² University of Fort Hare (UFH) – Dikeni, Afrique du Sud</footnote>

<footnote n="3">³ University of the Free State (UFS) – Bloemfontein, Afrique du Sud</footnote>
# Extent and dynamics of the western Patagonian Ice Sheet during the late Quaternary

Karim Lebeaupin<fnref n="1" />, Sebastien Bertrand<fnref n="1" />, Giuseppe Siani<fnref n="1" />, Elisabeth Michel<fnref n="2" />,
Léna Andrzejewski<fnref n="2" />, Albane Pellegrini<fnref n="1" />, Julie Leonetti<fnref n="1" />, Lise Chantelauze<fnref n="3" />,
Adrien Poupart<fnref n="1" />

During the Last Glacial Maximum (LGM), the Patagonian Ice Sheet (PIS) was the second largest ice mass in the Southern Hemisphere after Antarctica, extending along the southern Andes from ~38 S to 55 S. Only 5% of this ice mass remains today. Here, we aim to reconstruct PIS variability during the late Quaternary based on two radiocarbon-dated marine sediment cores from the Patagonian margin (MD07-3088 and MD07-3119; 45°S). We focus on inorganic indicators such as grain size, Ice-Rafted Debris (IRD), inorganic geochemistry, bulk and clay mineralogy, and carbonate content to reconstruct changes in sediment provenance and transport processes.

Both sediment cores were scanned at 1 cm resolution on an Avaatech XRF core scanner. To constrain the interpretation of the geochemical data in terms of grain size and sediment provenance, a series of 25-42 sub-samples were selected in each core based on a PCA analysis and measured for detrital grain size, bulk and clay mineralogy, and carbonate content. In addition, IRD were counted in the > 150 µm fraction at 10 cm resolution.

The most distal sediment core (MD07-3119) indicates three phases of variable glacier dynamics on the western side of the PIS over the last 46 kyr. The first phase (46-36 kyr cal BP) suggests a reduced, non-calving, PIS, represented by low accumulation rates and no IRD. The second phase (36-13 kyr cal BP) shows five periods of rapidly alternating glacier expansion-contraction marked by abrupt changes in sediment provenance and terrigenous accumulation rates. The last calving activity was identified at 18 kyr cal BP. The last phase corresponds to the end of the deglaciation and the Holocene, and it reflects the progressive retreat of the ice front and the reorganization of the hydrological network.

The more proximal sediment core (MD07-3088) allows us to investigate the deglaciation in more details. It indicates that the western side of the PIS was mostly land-terminating over the last 22 kyr, except for intense calving between 20-18 kyr cal BP. This period corresponds to the highest accumulation rate and finer grain size, representing glacial rock flour input. Over the Holocene, sediment grain size gradually increases, reflecting ice retreat and the eastward displacement of the Andean divide.

Taken together, our results show that the PIS extent has varied significantly over the last 46 kyr. Most of the abrupt glacier variability occurred between 36 and 18 kyr cal BP, with five periods rapidly alternating between calving and land-based glaciers. After 18 kyr cal BP, the PIS retreated on land and progressively further east, resulting in an eastward shift of the Andean divide and a reorganization of the hydrological network. Overall, this study shows that the extent of the PIS before the LGM was much more variable than what has been suggested from geomorphic records on the eastern side of the Andes.

<footnote n="1">¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="3">³ Département des Géosciences - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres - 75005 Paris, France, France</footnote>
# Sub-Antarctic Marion Island's Quaternary glaciations: insights and unknowns

Elizabeth Rudolph¹

¹Department of Geography — University of the Free State — Bloemfontein, Afrique du Sud

For paleoclimate studies of the Southern Hemisphere, sub-Antarctic Islands act as important sentinels to assess the nature and timing of Quaternary glaciations. The character and extent of past glaciations on sub-Antarctic Marion Island (46 S; 37 E) offer valuable insights into regional climatic variability. In this talk, I provide an overview of the temporal and spatial variations of glaciations on Marion Island throughout the Quaternary and highlight gaps in our current understanding. By combining cosmogenic $^{36}$Cl exposure ages with geomorphological mapping, multiple events of ice advances, stand stills and retreat have been reconstructed across the island from approximately 56 to 17 ka ago. However, gaps in the chronology persist due to limitations in the dataset and current sampling capabilities. The existing chronology provides insights into the role of regional climatic drivers, identifying sea surface temperatures, sea ice extent and the latitudinal position of the Southern Westerly Wind belt as key controls on equilibrium-line altitudes and ice accumulation. Additionally, local physiographical and topographical factors significantly influence the island's microclimate as is shown through the asynchronous deglaciation of individual glacier lobes at an island scale. This review emphasizes that deglaciation chronologies at smaller scales (i.e., island scale) are crucial for understanding the role of climatic drivers across the Southern Ocean and the Southern Hemisphere as a whole.
# Study of the variability of the Southern Annular Mode using a model and observational approach

Emma Samin<fnref n="1" />, Cécile Agosta<fnref n="1" />, Elise Fourré<fnref n="1" />, Amaelle Landais<fnref n="1" />, Thomas Combacal<fnref n="1" />, Valérie Daux<fnref n="1" />, Niels Dutrievoz<fnref n="1" />, Bénédicte Minster<fnref n="1" />, Inès Ollivier<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Tiphaine Penchenat<fnref n="1" />

The southern Annular Mode (SAM) is the main mode of climate variability in the Southern Hemisphere and depends on the zonal mean atmospheric pressure difference between latitudes 40°S and 65°S. It controls high-latitude temperatures and precipitation distribution. The evolution of the SAM in the context of global warming is a major question for understanding future regional atmospheric changes. To answer this question, SAM's past trend is usually studied through its impact on temperature, as there is a strong correlation between both in some regions of the Southern Hemisphere. As the water isotope fractionation is also related to the temperature, we investigate the imprint of SAM on δ¹⁸O. We show that models equipped with water isotopes and forced by reanalyses data (since 1979), display a correlation between SAM and precipitation δ¹⁸O at the southern tip of South America (positive) and over East Antarctica (negative). Besides these promising results, it appears that combining two regions of positive and negative correlation using the gradient of the δ¹⁸O of the precipitation reinforces the correlation with the SAM through the teleconnection between the two areas. We thus conclude that there is a great potential for using archives recording the δ¹⁸O of precipitation in these regions to recover the footprint of the SAM over longer timescales.

We also compare model outputs to data over the recent decades. It has already been shown that the δ¹⁸O of tree cellulose near the Perito Moreno Glacier exhibits a positive correlation with the SAM when reconstructed from paleo-temperature proxies (Abram et al., 2014, Grießinger et al., 2018). Here, we show that the model outputs agree with variations of the measured δ¹⁸O of precipitation in East Antarctica (Dome C) and variations of δ¹⁸O at Perito Moreno Glacier, themselves correlated with variations of the SAM index, directly calculated from the pressure gradient between latitudes 40°S and 65°S given by models.

Our perspectives include longer reconstruction of the SAM variations using ice core δ¹⁸O records. In addition, we are opening up the possibility of using regional stacks in both South America and Antarctica, possibly combined, to improve links between isotopic proxies and SAM.

<footnote n="1">¹ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Geophysical Institute — University of Bergen, Bjerknes Centre for Climate Research — Bergen, Norvège</footnote>
18 - Volcans et changement climatique
# Reconstruction of the hydroclimate variability in the southern Andaman Sea over the last 110 ka and impact of the Toba eruptive activity

Ana Alves¹, Annachiara Bartolini¹, Franck Bassinot², William Gray², Benoît Caron³, Giulia Del Manzo⁴, Anne Le Friant⁴, Eva Moreno⁵

1 Centre de recherche en paléontologie Paris (CR2P) — CNRS, MNHN, Sorbonne Université — 75005 Paris, France

2 Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France

3 Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) — CNRS, Université Savoie Chambéry, IRD, Université Grenoble Alpes, Université Gustave Eiffel — 38058 Grenoble Cedex 9, France

4 Institut de physique du Globe de Paris (IPGP) — CNRS, Institut de Physique du Globe de Paris, Université Paris Cité, Université La Réunion — 75238 Paris Cedex, France

5 Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) — Sorbonne Université, CNRS, MNHN, IRD — 4 place Jussieu - 75252 Paris Cedex 05, France

Large explosive volcanic events are major climatic and environmental disruptors, especially if the eruptive dynamics lead to the formation of sulphuric aerosols in the stratosphere, where they block incoming sunlight, causing a cooling of the planet's surface and a slowing of the hydrological cycle (Robock 2000; Church et al. 2005). Here we focus on the impact of the Toba super-eruption, 74000 years ago, on the hydroclimate of the southern Andaman Sea region.

The Andaman Sea receives freshwater from both precipitation and runoff during the Indian Summer Monsoon (ISM) season. Its southern part, close to the equator within the Indo-Pacific Warm Pool (IPWP), is a strategic area for reconstructing the variability of convection activity over the IPWP and the Walker circulation.

The main objectives of our work are 1) to investigate changes in Sea Surface Salinity (SSS) related to the orbital-suborbital variability of the regional hydroclimate during the last glacial-interglacial cycle; 2) to highlight perturbations of such variability related to the Toba eruptive activity.

To do this, we studied core BAR94-25, located in the southern Andaman Sea. Recently, new high-resolution tephrоstratigraphic data from this core have challenged the eruptive history of Toba, showing that in addition to the Younger Toba Tuff (YTT), several large explosive events occurred repeatedly during the MIS5-MIS4 interglacial transition (Caron et al. 2023). High-resolution coupled Mg/Ca and δ¹⁸O data from the planktonic foraminifera Globigerinoides ruber ss were obtained in core BAR94-25 collected in the southern Andaman Sea, to estimate sea-surface temperature (SST) and seawater δ¹⁸O (δ¹⁸Osw) over the past 110 ka.

Our results show that the variability of SSS in the southern Andaman Sea is dominated by precessional cycles (23 ka) in phase with the boreal autumn insolation, as is the Borneo stalagmite δ¹⁸O record, showing sensitivity to the convection activity over the Pacific Warm Pool and to El Niño-Southern Oscillation (ENSO) variability. However, it is out of phase with the Chinese stalagmite δ¹⁸O, sensitive to the East Asian Summer Monsoon (EASM). Thus, on an orbital precessional scale, our results suggest a possible interaction between the equatorial western Pacific and the eastern Indian Ocean via the Walker circulation system. The strong salinity changes inferred from the δ¹⁸Osw record of the BAR94-25 core may reflect, on precessional time-scale, interplay of IOD and ENSO dynamics in the Indian summer Monsoon rainfall.

Special focus was made on the multiple explosive eruptions of the Toba super-volcano during the MIS
5/4 interglacial-glacial transition, including the YTT, to test their impact on the regional hydroclimate. Several abrupt salinity increases associated with explosive eruptions of the Toba volcano between 50 and 95 ka have been detected and correlated with other key published hydroclimate records, such as Bay of Bengal δ¹⁸Osw, Northern Borneo and Chinese δ¹⁸O stalagmites. Taken together, this enables to highlight severe regional draughts associated with some of the largest explosive Toba eruptions, which caused weakening of the ISM and EASM associated with a decrease in the activity of convection over the IPWP and the Walker circulation.
Lunar eclipses as a proxy for investigating the
chronology and climate impact of volcanism during
the Little Ice Age

Lucas Boissel <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Charlie Hureau <fnref n="2" />,<fnref n="3" />, Sébastien Guillet <fnref n="4" />, Franck Lavigne <fnref n="2" />, Salem Dahech <fnref n="1" />

Explosive volcanism is one of the main drivers of natural climate variability. The massive injection of sulfate aerosols into the upper atmosphere leads to the reflection of solar radiation, causing a temporary cooling of the Earth's surface and disrupting the entire climate system. However, the chronology, the estimates of the altitude (tropospheric vs. stratospheric) and the burden of volcanic aerosols of these events are still subject to uncertainties, despite progress in the study and dating of ice cores.

Descriptions of lunar eclipse observations mentioned in historical texts can provide valuable insights for estimating the chronology and impact of volcanism over the past millennium. The visibility of lunar eclipses is influenced by the amount of volcanic aerosols present in the upper atmosphere. After large-magnitude eruptions, eclipses tend to appear darker due to the reduced refraction of solar radiation within Earth's shadow cone caused by the increased concentration of aerosols.

We propose here to refine existing data on explosive volcanism and its impact on climate during the
period 1600-1800 CE based on texts describing 94 total lunar eclipses. Drawing on over 900 documents, we
were able to rate the color of the moon of 60 total eclipses using the Danjon scale. These data allow us
to construct a chronology of stratospheric turbidity, expressed as sulfate aerosol optical depth (SAOD)
values.

This new SAOD chronology derived from historical records has been compared with bipolar ice core
data, aerosol models (AOD; aerosol optical depth), and climate data based on tree rings. First results
show that our SAOD data are consistent with the estimated AOD data from Sigl et al. (2015) and Toohey
and Sigl (2017). Moreover, when comparing the Nvolc2 Northern Hemisphere tree-ring based climate
reconstruction (Guillet et al., 2020), which is highly sensitive to volcanic forcing derived from volcanic
sulfate deposition in ice cores (r = -0.61, p < 0.001), we observe that of the 10 coldest years within the 40
years for which we have eclipse color data, 7 correspond to the darkest observed eclipses (SAOD > 0.02).

<footnote n="1">1 Pôle de recherche pour l'organisation et la diffusion de l'information géographique (PRODIG) – CNRS, Université Paris
1 Panthéon-Sorbonne, Université Paris Cité, IRD, AgroParisTech – 2 rue Valette, 75005 Paris, France</footnote>

<footnote n="2">2 Laboratoire de géographie physique : Environnements Quaternaires et Actuels (LGP) – CNRS, Université Panthéon-Sorbonne, Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne – 94320 Thiais, France</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="4">⁴ Climate Change Impacts and Risks in the Anthropocene (C-CIA), Institute for Environmental Sciences — University of Geneva — 1205 Geneva, Suisse</footnote>
These findings suggest that lunar eclipses could be a useful proxy for more accurately reconstructing the chronology and impact of volcanism during the Little Ice Age, as has already been done for the period 1100-1300 CE (Guillet et al., 2023). However, certain events within our chronology that are inconsistent with AOD and climate data will be discussed, as well as the limitations of this new approach.

Sigl, M., Winstrup, M., McConnell, J. et al. (2015). *Timing and climate forcing of volcanic eruptions for the past 2,500 years*. *Nature*, **523**, 543–549.

Toohey, M., Sigl, M. (2017). Volcanic stratospheric sulfur injections and aerosol optical depth from 500 BCE to 1900 CE. *Earth Syst. Sci. Data*, **9**, 809–831.

Guillet, S., Corona, C., Ludlow, F. et al. (2020). *Climatic and societal impacts of a "forgotten" cluster of volcanic eruptions in 1108-1110 CE*. *Sci. Rep*, **10**, 6715.

Guillet, S., Corona, C., Oppenheimer, C. et al. (2023). *Lunar eclipses illuminate timing and climate impact of medieval volcanism*. *Nature*, **616**, 90–95.
Fast basalt weathering and CO₂ uptake close to
interglacial peaks: insights from precise dating and
geochemistry of paleosols in the Azores Archipelago

Francisco Hevia-Cruz <fnref n="1" />, Anthony Hildenbrand <fnref n="2" />, Nathan D. Sheldon <fnref n="3" />,
François Chabaux <fnref n="4" />, Fernando O. Marques <fnref n="5" />, Julie Carlut <fnref n="6" />

The weathering of volcanic islands plays a crucial role in global carbon cycling (1). Intense precipitation and frequent denudation accelerate weathering processes in these environments, thus favoring the uptake of atmospheric CO₂ (2, 3). While most estimates of weathering rates are derived from river chemistry, soils and paleosols—the solid residue of protracted interaction between surface waters and the volcanic substrate—remain underexplored. Developed in contact with the atmosphere and incorporated into the geological record once sealed by volcanic deposits, paleosols record valuable environmental information, including the paleoclimatic conditions under which they were formed (4). In this study, we investigated the geochemistry of paleosols developed in the Central and Eastern Azores Archipelago over the past 1 Myr. Precise geochronology of volcanic units bracketing paleosols revealed pulses of fast soil formation during interglacial peaks (5, 6). Soil production rates ranged from 3 to 128 mm kyr⁻<fnref n="1" />, similar to modern soil formation rates in tropical volcanic islands. A floral humidity province reconstruction indicates moments when tropical conditions were reached, which could also explain the particularly high soil formation rates observed here (6). Those pulses of soil formation were favored by wet and warm local conditions, as indicated by paleoclimatic reconstructions based on the geochemistry of paleosols. This suggests periods over which the Azores High-pressure system was weakened or centered farther to the south of its current position, allowing humid air masses to reach the Azores region (6). This may have also impacted the climate of Europe and Northeastern Africa. Geochronological evidence suggests high initial soil formation rates, rapidly decreasing to near zero after ~35 kyr. Paleosols have generally developed faster on pyroclastic deposits than on lava flows. However, due to their higher density, those formed on lava flows required less vertical development to sustain high cation exports. Based on the geochemistry of paleosols and their parental materials, we estimated the amount of cation exports (5–1500 t km⁻<fnref n="2" /> yr⁻<fnref n="1" />) and associated CO₂ uptake (0–32 106 Mol km⁻<fnref n="2" /> yr⁻<fnref n="1" />). These estimates generally exceed previous estimates based on the geochemistry of modern rivers in the Eastern Azores, by a factor of up to tenfold. This suggests that the current weathering of volcanic islands might be underestimated and that atmospheric CO₂ may have experienced short episodes of intense sequestration during interglacial stages, possibly contributing to subsequent cooling events over the past 1 Myr. A preliminary study of U-series geochronology on paleosols of the Azores provided promising results, consistent with our previous Ar geochronology (7). This is expected to provide a better understanding of the evolution of past weathering rates and consequent

<footnote n="1">¹ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Géosciences Paris Saclay (GEOPS) — Université Paris-Saclay, CNRS — Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="3">³ Department of Earth and Environmental Sciences, University of Michigan, USA – États-Unis</footnote>

<footnote n="4">⁴ Institut Terre Environnement Strasbourg (ITES) — ENGEES Strasbourg, CNRS, Université Strasbourg — 67084 Strasbourg Cedex, France</footnote>

<footnote n="5">⁵ Retired – Portugal</footnote>

<footnote n="6">⁶ Institut de physique du Globe de Paris (IPGP) – CNRS, Institut de Physique du Globe de Paris, Université Paris Cité, Université La Réunion – 75238 Paris Cedex, France</footnote>
CO₂ consumption in this and other volcanic settings.

(1) Berner & Kothavala (2001) Am. J. Sci., 301(2), 182-204;

(2) Gaillardet, et al. (2011) Am. J. Sci., 311(10), 851-894;

(3) Gayer, et al. (2019) Earth Planet. Sci. Lett., 517, 61-70;

(4) Sheldon & Tabor (2009) Earth Sci. Rev., 95(1-2), 1-52;

(5) Hevia-Cruz, et al. (2024a) Quat. Sci. Rev., 324, 108438;

(6) Hevia-Cruz, et al. (2024b) Paleoceanogr. Paleoclimatol., 39 (5), e2023PA004810;

(7) Chabaux et al. (2024) Goldschmidt Conference, Chicago, USA.
# Tephrochronology, cryptotephrochronology are we ready to jump in a moving train?

Sébastien Nomade<fnref n="1" />, Alison Pereira<fnref n="2" />, Vincent Scao<fnref n="1" />, Hervé Guillou<fnref n="1" />

The French geosciences community has long been at the forefront of tephrochronology, even pioneering the study of cryptotephras in marine sediments. Today, this research is carried out almost exclusively by Anglo-Saxon and northern European laboratories, which have developed techniques for the identification and geochemical characterization (chemical fingerprinting) of smaller glasses shards (

During this presentation, we will illustrate with a few examples the use of tephras, cryptotephras as multi-archives dating tools, and emphasized the need for the French community to invest within next few years in human resources dedicated to the detection and characterization of cryptotephras in particular especially at a crucial time when the generation that pioneered these studies in France are now retiring.

<footnote n="1">¹ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>
# Identification of volcanoes from their crypto-tephra imprint in Antarctic ice cores

Jean Robert Petit<fnref n="1" />, Joel Savarino<fnref n="1" />, Elsa Gautier<fnref n="1" />, Barbara Delmonte<fnref n="2" />, Patrick Ginot<fnref n="1" />, Valentina Batanova<fnref n="3" />

Strong eruptions could have a significant impact on the climate. The ejected gas and pyroclasts within the atmosphere and stratosphere, can reach the polar regions and imprint on Greenland and Antarctic ice cores. Over the last 2500 years, Sigl et al. (2015) reconstructed climate anomalies from the dendrochronological records and the ice core sulphur records. A part from a few volcanic eruptions documented in the historical chronicles, most of the prominent events with a bipolar imprint are associated with a significant climate anomaly and are volcanoes from tropical regions but unknown. The identification of the source by the elemental analysis of cryptotephra from polar ice cores is challenging because 1) the contamination issues as concentration is very low 2) the micron-meter size of the particles hindering the preparation of polished section.

Here we present the analysis of two well-dated events, corresponding to -426 CE and 1458 CE preserved in Antarctic ice cores. The unknown -426 CE event is associated with a significant climate cooling. The 1458 CE event occurred during a cool period and was initially associated with the Kuwae (Vanuatu) eruption. However, this association was disputed by Hartman et al. (2019) as they did not find Kuwae cryptotephra in a South Pole ice core.

For each event, the selected samples include the sulphate peak. When available, the size distribution of the particles was measured. The cryptotephra are separated by filtration and after carbon-coating are analysed with the EPMA microprobe set at ISTerre (JEOL JXA-8230 and JEOL FEG JXA-iHP200F). For the calibration and the analysis of unpolished cryptotephra, we apply the same method developed by Narcisi et al. (2019) who identified the 1259 CE Samalas event. The elemental composition of the cryptotephra (8 major elements Si, Ti, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K converted to oxides and normalized to 100%) is then compared with the composition of proximal tephra from the literature.

As a result, the 1458 CE event has a medium-K dacite to rhyolite composition and is consistently observed in the Vostok and Dome C ice cores (218 values). The dacite composition is within the area of (old data) composition of the proximal deposits of Kuwae, while it perfectly matches new data as well as that of an ash layer found in the Emaotul lake sediment (~140 values) on Efate Island, 100 km south from Kuwae (Standberg et al, 2023). The rhyolitic patch is very close to the dacite patch except for higher (3%) SiO₂, suggesting evolving in a layered magma prior to the eruption.

For the -426 CE event, the cryptotephra composition (220 values) is consistent in the three ice cores (Vostok, Dome C, Talos Dome) and belongs to high-K rhyodacite. Coincidentally it appears to be very close to the Kuwae composition and differs only in the higher K values, suggesting a common magmatic chamber. The Ambrym caldera could be the source: it is a part of the Vanuatu oceanic arc and located 50

<footnote n="1">¹ Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE) – Institut polytechnique de Grenoble, CNRS, IRD, Grenoble Alpes, INRAE – 38400 Saint-Martin d'Hères, France</footnote>

<footnote n="2">² Dept. Earth Environmental Sciences-Ed. U1 (DISAT) – University Milano-Bicocca – Milano, Italie</footnote>

<footnote n="3">³ Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) — CNRS, Université Savoie Chambéry, IRD, Université Grenoble Alpes, Université Gustave Eiffel — 38058 Grenoble Cedex 9, France</footnote>
km north of Kuwae, it collapsed ~2000 years ago and the two magmatic suites are present.

References

Hartman et al. (2019). Nature Sci. Rep. 9. https://doi.org/10.1038/s41598-019-50939-x.

Narcisi, B. et al., 2019. Quat. Sci. Rev. 210, 164-174 https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2019.03.005. Sigl, M., et al. Nature 523, 543-549 (2015). https://doi.org/10.1038/nature14565

Strandberg NA et al., (2023). Front. Ecol. Evol. 11: 1087577. doi: 10.3389/fevo.2023.1087577
On the other side of the feedback loop: climate
impacts on tropical volcanic island evolution and
their potential implications for the carbon cycle

Michael Styllas ¹, Guillaume Le Hir ¹, Eric Gayer ¹, Céline Dessert ¹, Jérôme Gaillardet ¹, Julien Bouchez ¹

¹ Institut de physique du Globe de Paris (IPGP) – CNRS, Institut de Physique du Globe de Paris, Université Paris Cité, Université La Réunion – 75238 Paris Cedex, France

Tropical volcanic eruptions affect global climate through injection of greenhouse gasses into the atmosphere, triggering hydroclimatic perturbations across scales. During periods of relative quiescence, tropical volcanic edifices are affected by regional and local climate gradients that drive temporal and spatial variations of their erosional regime, which in turn can affect the global carbon cycle through chemical weathering of reactive volcanic minerals. Here, we use the active volcanic complex of Basse-Terre Island in Guadeloupe, Lesser Antilles, to study the impact of climate change on tropical volcanoes erosional patterns. Basse-Terre with its north-to-south propagation axis of volcanic complexes, lying nearly perpendicular to trade wind and cyclonic precipitation trajectories, offers an ideal volcanic chronosequence to study climate-volcano interactions over the Quaternary. We use a series of modeling simulations to showcase how hemispheric-scale, ocean-atmosphere modes of variability, such as the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), modulate orographic precipitation patterns and partition hill-slope and fluvial erosion between the windward (wetter) and leeward (drier) sides over the past.

1.5 Myr. We test the sensitivity of initial edifice topographic characteristics on long (Myr)- and short (Kyr)-term erosional patterns, provide estimates of erosion rates that resulted to present-day topography and broadly discuss the implications of precipitation gradients on CO₂ consumption rates.
19 - Interactions climat, océan et système Terre aux longues (et courtes) échelles de temps
Climatic and environmental impacts on source-to-
sink processes in southwest Taiwan since the last
deglaciation

Joffrey Bertaz <fnref n="1" />,<fnref n="2" />,<fnref n="3" />, Christophe Colin <fnref n="1" />, Zhifei Liu <fnref n="2" />, Arnaud Dapoigny <fnref n="4" />, Andrew
Tien-Shun Lin <fnref n="5" />, Yanli Li <fnref n="2" />, Zhimin Jian <fnref n="2" />

In recent decades, scientific works have focused on present and past source-to-sink processes and their connection to climatic and environmental changes. In East Asia, the effects of typhoon and summer monsoon precipitation on sediment erosion and chemical weathering still require precision. We analyzed clay mineralogy, Nd and Sr isotopes compositions and major elements of sediments from Core MD18-3569 located close to the Penghu Canyon on the Taiwan margin (northeastern South China Sea). The objective of this study was to reconstruct the climatic and environmental controls of source-to-sink processes and weathering history of small river basins in south-west Taiwan since the last glacial period. The Sr and Nd isotopes compositions (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and εNd) and the high content of illite and chlorite suggest that the small mountainous rivers of southwest Taiwan are the sources of sediments to the Taiwan margin since the last deglaciation. The aim of this study was to evaluate the past intensity of chemical weathering in the rivers of southwest Taiwan by analyzing variations in major element composition and clay mineral assemblages. The long-term changes in the intensity of chemical weathering in Taiwan are driven by variations in the East Asian summer monsoon rainfall. During the deglaciation, the progressive strengthening of rainfall enhanced the chemical weathering intensity which peaked in the early Holocene. The Holocene is characterized by a decrease of the chemical weathering degree of sediments derived from Taiwan. This is concurrent with the weakening of summer monsoon rainfall, an increase in typhoon activity, and changes in vegetation cover in southwest Taiwan. These processes have resulted in soil destabilization and erosion, regressive pedogenesis, and a reduction in chemical weathering intensity. This was due to the shorter residence time of sediments in the soils of southwest Taiwan. Our multi-proxy study highlights the strong link between summer monsoon and typhoon rainfalls, environmental changes, and chemical weathering history in Taiwan.

<footnote n="1">¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 State Key Laboratory of Marine Geology – Shanghai 200092, China</footnote>

<footnote n="3">³ Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) - CNRS, Université Savoie Chambéry, IRD, Université Grenoble Alpes, Université Gustave Eiffel - 38058 Grenoble Cedex 9, France</footnote>

<footnote n="4">4 Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>

<footnote n="5">5 Department of Earth Sciences-NCU – Taoyuan 32001, Taiwan</footnote>
Seawater oxygen isotope variability on orbital to
secular timescales in the late Miocene eastern
equatorial Indian Ocean

Clara Bolton <fnref n="1" />, Claire Martinot <fnref n="1" />, Eelco Rohling <fnref n="2" />, Laurence Vidal <fnref n="1" />,
Corinne Sonzogni <fnref n="1" />, Kazuyo Tachikawa <fnref n="1" />

The late Miocene (11.6 to 5.3 Ma) is a time interval characterized by global surface ocean cooling and decreasing atmospheric CO₂ concentrations, culminating in Antarctic ice-sheet expansion and ephemeral Northern Hemisphere glaciations. Profound changes in tropical ecosystems, including increased aridity and C4 plant expansion, accompanied this global cooling. In the area affected by the Asian monsoon, strong seasonal precipitation was likely already a feature of regional climate since the Eocene, although important paleogeographic changes led to the initiation of a modern-like atmospheric and ocean circulation in the northern Indian Ocean during the Miocene. Seawater oxygen isotope records can provide key information on ocean circulation and hydrological cycle dynamics in the geological past, potentially filling gaps in our knowledge related to south Asian monsoon precipitation history, as well as ocean circulation changes, during the late Miocene climate transition. Here, we present a new orbital-resolution (mean 5.5 kyr) record of mixed-layer seawater stable oxygen isotopic composition (δ¹⁸Osw), based on paired Mg/Ca-SST and δ¹⁸Ocalcite analyses on the planktic foraminiferal species Trilobatus trilobus, spanning the late Miocene to earliest Pliocene from a sediment core in the eastern equatorial Indian Ocean (International Ocean Discovery Program Site U1443). Our ice-volume corrected (IVC)-δ¹⁸Osw record reveals a gradual long-term decrease of 1.2 ‰ starting at 8.1 Ma, amplifying from 7.4 to 5.9 Ma. Plausible hypotheses to explain this long-term trend are a change in SAM precipitation location potentially driven by cooling of the northern hemisphere and/or a progressive restriction of the Indonesian Throughflow linked to northward migration of Australia, and/or sea-level fall linked to Antarctic ice sheet expansion. In addition, we analyse orbital-scale variability in the Site U1443 IVC-δ¹⁸Osw record, which reveals higher amplitude swings and a dominant local insolation forcing when global climate was warmer before the late Miocene global cooling. With the onset of cooling, local IVC-δ¹⁸Osw became additionally sensitive to obliquity. Via a series of sensitivity tests, we show that high SSTs (> 30°C) and the amplification of IVC-δ¹⁸Osw fluctuations may be directly linked by evaporative processes

<footnote n="1">¹ Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) – Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE – 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>

<footnote n="2">2 Utrecht University – Pays-Bas</footnote>
# Impact of marine gateways on oceanic circulation and carbon cycle in the Late Eocene

Emma Fabre<fnref n="1" />

The Late Eocene is a period of global cooling and high-latitude tectonic changes culminating in the Eocene Oligocene Transition (34 Ma ago), one of the major climatic shifts of the Cenozoic. Across the Late Eocene, the Earth went from a largely ice-free greenhouse during the early Eocene climatic optimum to an icehouse with the ice sheet inception over Antarctica. This long-term cooling happened simultaneously with a decrease in the atmospheric content in carbon dioxide whose causes are still unclear. During the same period, marine gateways surrounding Antarctica (Drake Passage and Tasman Gateway) opened and deepened and Atlantic-Artic gateways changed configurations, thereby allowing the onset of oceanic currents such as the circumpolar current isolating Antarctica. Here, we investigate how coupled changes in the configuration of these gateways may impact oceanic circulation and carbon cycle using climate simulations performed with the IPSL-CM5A2 model, an Earth System Model equipped with the biogeochemical model PISCES. Our reference simulation uses the paleogeography from Poblete et al (2021), based on the paleobathymetry of Straume et al (2020). Several sensitivity experiments with different gateway configurations are then presented and discussed, with specific focus on global ocean circulation changes and implications for the carbon cycle.

<footnote n="1">¹ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>
Dynamics of the North African climate over the last
600 kyr based on mineralogical and geochemical
investigations of deep sediments of the western
Mediterranean Sea

Guohui Gao <fnref n="1" />, Christophe Colin <fnref n="1" />, Zhifei Liu <fnref n="2" />, Amélie Plautre <fnref n="1" />, Sophie Sepulcre <fnref n="1" />,
Giuseppe Siani <fnref n="1" />, Arnaud Dapoigny <fnref n="3" />

Carbonate contents, clay mineralogy, Ba/Al, Br/Cl and (Al+Fe)/(Si+K+Ti) ratios analyzed by XRF core scanner, δ¹⁸O of Globigerina bulloides and Sr-Nd isotopes compositions of core MD90-912, located south of Sardinia, were investigated in order to reconstruct variations in detrital input from North Africa and the related climatic processes controlling these inputs over the last 600 kyr. The combination of clay mineralogy assemblage with Sr and Nd isotope compositions of core MD09-912 indicates that eolian dust originates mainly from the Preferential Source Areas PSA1 (Tunisia and northern Algeria including the 'Zone of Chotts') with a moderate to low contribution from the PSA5 (Western Chad including the Bodélé depression) and PAS3 (Southern Algeria and northern Mali). Glacial MIS and low summer insolation periods are associated with an increase in terrigenous flux, and higher illite/kaolinite (I/K) and smectite content suggesting that the main dust source is located in the northern North Africa (PSA1). In contrast, African Humid Periods (AHPs) are associated with lower I/K ratios indicating that the main sedimentary source is located in the southern tropical region of North Africa, in agreement with a northward movement of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) and the extension of vegetation cover. In such conditions, dust emissions are reduced, and detrital material is transported to the southern Tyrrhenian Sea by the paleo-rivers draining the Tunisian wadi system. Variations in clay mineralogy as well as proxies of dust inputs to the Tyrrhenian Sea are controlled by cycles of eccentricity (100 ka) and obliquity (43 ka) rather than by a unique dominant precession cycle (23 ka). We have proposed that the aridity and the dust emission of the dominant proximal northern source (PSA1) to the studied site is strongly influenced by the high-latitude westerlies system. Overall, our study indicates that the emission of dust from the northern dust source of North Africa is the result of a complex interplay between high and low latitudes, rather than being solely due to the latitudinal migration of the ITCZ.

<footnote n="1">¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² State Key Laboratory of Marine Geology – Chine</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>
Changes in the deep-water masses of the Eastern
Mediterranean Sea during Sapropel S5 - New
constraints from neodymium isotopes in foraminifera

Guohui Gao <fnref n="1" />, Christophe Colin <fnref n="1" />, Giuseppe Siani <fnref n="1" />, Sophie Sepulcre <fnref n="1" />, Zhifei Liu <fnref n="2" />, Elisabeth Michel <fnref n="3" />, Arnaud Dapoigny <fnref n="3" />

The Mediterranean Sea's thermohaline circulation, which is sensitive to global climate changes, influences the Atlantic Meridional Overturning Circulation and the occurrence of sapropel layers in Mediterranean sediments. The formation of sapropel is attributed to stagnant deep-water conditions and increased biological production during specific orbital cycles. However, debates persist concerning the complex interaction between climatic processes, circulation dynamics, and sapropel formation. XRF-major and trace elements concentrations, δ¹⁸O of G. ruber, and εNd analyses of mixed planktonic foraminifera have been carried out on a core collected in the south- eastern Aegean Sea, on the pathway of the Aegean Deep-Water (AeDW), in order to constrain water mass circulation during the last climatic cycle. When combined with previous εNd records from the Eastern Mediterranean Sea (EMS), we identify three regional patterns of the εNd variations during the Sapropel S5 interval suggesting that the initial freshwater influx led to marked water stratification, limited deep-water formation and shifted foraminiferal εNd towards a local signature due to a longer duration of Nd exchange between seawater and marginal sediments. Cores exhibiting a strong influence from Nile River discharge display radiogenic εNd signatures (-3.7), whereas those from the northern EMS display more unradiogenic εNd (-5.1). As S5 progresses, εNd records of all cores indicate a mixing of deep-water masses accompanied by a decrease in the εNd gradient between the northern and southern EMS. This is associated with the global decrease in temperatures and lower input of Nile River water, facilitating deep-water formation in the north and enhancing basin-wide circulation. This effective circulation conveys radiogenic εNd Nile River signals to the north and the Western Mediterranean Sea (WMS) while non-radiogenic signals from the north are transported southward.

<footnote n="1">¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² State Key Laboratory of Marine Geology, Tongji University – Chine</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines – Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>
Environmental and climatic conditions responsible
for calcretes formation in North Africa during the
Pliocene-Pleistocene

Farah Jarraya <fnref n="1" />, Nejib Kallel <fnref n="1" />, Mike Rogerson <fnref n="2" />, Barbara Mauz <fnref n="3" />,
Noureddine Elmejdoub <fnref n="4" />, Abdeljalil Sghari <fnref n="5" />

The large spatial extent of calcretes in North Africa and the Middle East, formed during the Plio-
Pleistocene and appearing at the outcrop in the form of a fossil thick metric horizon, indicates a huge
climate change at the time of their formation. They were necessarily associated with enhanced wet
conditions which transformed aquifers to non-saline ones everywhere in North Africa and the Middle
East to permit deposition of carbonate in soil instead of evaporites under modern arid conditions. We
studied the Tunisian calcrete along a north-south transect that crosses the modern climatic boundaries
between Saharan arid area at the 33 N latitude and the subhumid Mediterraneán zone in the North (37°
N) to elucidate the palaeoenvironmental and climatic conditions responsible for their formation and to
understand their absence during the wet humid intervals of the last climatic cycle.

Macroscopic, petrographic, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Cathodoluminescence (CL) observations from fieldwork and thin sections across all sites have identified four facies: laminar, massive, brecciated, and groundwater. Notably, soil-forming processes are present at all sites except those further south, where groundwater characteristics predominate.

Spanish calcretes growing under modern conditions display similarities with Tunisian fossil calcretes and
can be considered as a modern analogue. This suggests wetter conditions than in Tunisia today and that
the wet season responsible for their deposition arrived during winter as today, with moisture originating
from Mediterranean westerlies and followed by a long dry summer season. This indicates that at that
time, climate remained Mediterranean, like today.

Such wet conditions have been also observed during the Holocene and the last interglacial and were
responsible for the recharge of the low salinity deep aquifers of the Sahara-Sahel zone. However, these
two humid periods, each of about 4000-6000 years duration, did not lead to the formation of thick
mature calcretes, probably because the development of this pedologic horizon need more longer wet
period.

Numerous climatic proxies show many episodes of enhanced rainfall in the region during the last three
million years. Some of them seem to be almost continuous over many hundreds of thousands of years
and could be favorable for calcretes formation. These wet time intervals which induce a green desert
and reduce Sahara dust export, appeared between 3 and 2.85 Ma and between 1.900 and 1.700 Ma.
Calcrete horizons in the region may have developed during each of these two extended humid time
intervals.

<footnote n="1">¹ Laboratoire Géoressources, Matériaux, Environnements et Changements Globaux (GEOGLOB) — Université de Sfax —
Faculté des Sciences de Sfax, Sfax, 3000, Tunisie</footnote>

<footnote n="2">2 School of Environmental Sciences — Northumbria, Royaume-Uni</footnote>

<footnote n="3">³ School of Environmental Sciences — Liverpool, Royaume-Uni</footnote>

<footnote n="4">4 High Institute of Water Sciences and Techniques — Gabes, Tunisie</footnote>

<footnote n="5">5 University of Sfax, Faculty of Letters and Human Sciences — Sfax, Tunisie</footnote>
Different climate models based on Mediterranean freshwater budget (Marzocchi et al., 2019) pollen data from the Spanish Padul Lake sediment (Camuera et al, 2022), pollen and isotope record from Lake Tislit, Morocco (Cheddadi et al, 2021) and the multi proxies synthesis (De Menocal, 2015; Pausata et al, 2020) show that during all humid periods experienced since the Miocene, rainfall increase is due to the enhanced West African Monsoon for the Sahara Sahel regions while in North Africa it was of North Atlantic origin and was linked to the southward shift of the Mediterranean storm track (Westerlies).
# Wind-driven sediment exchange between the Indian marginal seas over the last 18 000 years

Xiaoying Kang<sup>1,2</sup>, Zhaojie Yu<sup>1,3,4,5</sup>, Lina Song<sup>1,4</sup>, Christophe Colin<sup>6</sup>, David Wilson<sup>7</sup>, Zehua Song<sup>1</sup>, Bai Su<sup>1</sup>, Xiaojie Tang<sup>1,6</sup>, Fengming Chang<sup>1</sup>, Franck Bassinot<sup>8</sup>, Shiming Wan<sup>1</sup>

The Indian Coastal Current is the only channel for material exchange between the two largest marginal seas in the northern Indian Ocean: the Bay of Bengal and the Arabian Sea. However, its past history is poorly known, limiting accurate predictions of its future changes. Here, we present a new clay mineral record from south of India supported by interpretations of model simulations to trace its variability over the last 18 000 years. Decreased smectite/(illite+chlorite) ratios during the cold intervals suggest that a stronger northeasterly wind led to a mean southward flow of the Indian Coastal Current in the Bay of Bengal. In contrast, increased smectite/(illite+chlorite) ratios during the warm intervals suggest the opposite scenario. Combining the proxy record with model simulations, we infer that atmospheric circulation changes were the main driver of the changes. Moreover, a possible link is observed between a positive Indian Ocean Dipole (IOD) and weakened southward flow of the Indian Coastal Current in the Bay of Bengal during the Holocene. These findings imply that future warming scenarios, if associated with more intense positive IOD events as proposed, may lead to a reduction in freshwater transport from the Bay of Bengal to the Arabian Sea.

<footnote n="1">¹ Key laboratory of Ocean Observation and Forecasting, Institute of Oceanology — Chinese Academy of Sciences — China</footnote>

<footnote n="2">² University of Chinese Academy of Sciences — China</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratory for Marine Geology — Qingdao Marine Science and Technology Center — China</footnote>

<footnote n="4">⁴ Center for Ocean Mega-Science — Chinese Academy of Sciences — China</footnote>

<footnote n="5">⁵ College of Earth Science and Engineering — Shandong University of Science and Technology — China</footnote>

<footnote n="6">⁶ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) — Université Paris-Saclay, CNRS — Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="7">⁷ Institute of Earth and Planetary Sciences, University College London and Birkbeck — University of London — Royaume-Uni</footnote>

<footnote n="8">⁸ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>
# Reconstructing Miocene climatic and oceanographic conditions in Baffin Bay: results from IODP Expedition 400, U1607 site

Sandrine Le Houedec<fnref n="1" />, Sarah Paul<fnref n="2" />, Expedition 400 Scientists<fnref n="3" />

IODP U1607 was drilled at 739 mbsl on the northwestern Greenland shelf recovering 978 m (CSF-A) of sediment primarily consisting of fine terrigenous material (mud to fine sand). The core contains well preserved aragonitic bivalves, allowing to reconstruct past environmental and oceanographic conditions.

This study presents preliminary stable oxygen and carbon isotopes data, Ba/Ca ratio, and neodymium (Nd) isotopes values derived from the bivalves of core U1607, aimed at reconstructing the environmental conditions of the Miocene epoch (23 to 5.3 million years ago). The Miocene was a period of significant climatic and tectonic shifts, particularly in high-latitude regions like the Arctic, where Baffin Bay plays a critical role in global ocean circulation and climate feedbacks.

The δ¹⁸Oisotope data from bivalves indicate a general downhole decrease, suggesting a paleotemperature change of around +6°C. The Ba/Ca ratio, used as proxies for nutrient levels, follow the δ¹⁸O general trend and reveal potential shifts in deep water nutrient supply with the lowest Ba/Ca values corresponding to the lowest reconstructed seawater temperature. The δ¹³C data exhibit a more complex signature, ranging between +2 and -2‰ (V-PDB). Preliminary results suggest possible cyclic variations during the coolest time period, potentially indicating a reorganisation of the oceanic circulation in Baffin Bay. The Nd isotope analysis provides additional constraints on water mass sourcing and circulation patterns. Initial eNd results suggest that Baffin Bay is influenced by two distinct sources, one most likely originating from North Atlantic.

Together, these geochemical proxies offer a comprehensive view of Miocene oceanographic and environmental conditions in Baffin Bay, shedding light on high-latitude climate dynamics during a key transitional period in Earth's history.

<footnote n="1">¹ Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE) – CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monnet Saint-Etienne — 69622 Villeurbanne Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Université de Brest — Université de Bretagne Occidentale [UBO] – France</footnote>

<footnote n="3">³ IODP program – États-Unis</footnote>
# Insights into the LGM-to-present evolution of the Greenland Ice Sheet from a data-evaluated ensemble of numerical model simulations

Tancrede Leger<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Jeremy Ely<fnref n="1" />, Christopher Clark<fnref n="1" />, Sarah Bradley<fnref n="1" />, Rose Archer<fnref n="1" />, Jiang Zhu<fnref n="3" />

Ice sheets have a memory that is stored within both the geometry and thermal properties of the ice. The present-day Greenland Ice Sheet is not in equilibrium with today's climate, but is affected by a complex product of past changes that occurred over millennial timescales. Producing accurate model simulations of the late-Pleistocene evolution of the Greenland Ice Sheet is thus important to improve initialization procedures required by future projection modelling. Here, we present results from numerical ice-sheet model simulations scored against empirical data on the extent and timing of the grounded Greenland Ice Sheet margin from the global LGM (24 kyr BP) to the pre-industrial era (1850 AD). Given the numerous uncertain parameters and boundary conditions required by numerical ice sheet models, finding simulations which adequately replicate empirical data on past grounded ice extent is a difficult task. To address this challenge, we ran a perturbed parameter ensemble of 100 ice-sheet-wide simulations at 5 km spatial resolution using the Parallel Ice Sheet Model. Our simulations are forced by the latest transient paleo-climate and ocean simulations of the isotope-enabled Community Earth System Model (iCESM 1.2 and 1.3). Using quantitative model-data comparison tools and the newly developed, Greenland-wide PaleoGrIS 1.0 isochrone reconstruction of former grounded ice extent, each ensemble simulation's fit with empirical data is assessed quantitatively across both space and time. Using our best-scoring simulations, we here present new insights into the former Greenland Ice Sheet's response to transitional climatic phases throughout the last 24 thousand years. Moreover, after extending our best-scoring simulation to the end of the 21st century under CMIP6-derived forcing, we find that accounting for the ice-sheet's paleo-history modifies projections of its future evolution. Despite identical climate forcing, parameterisation, and ice-sheet geometry, we find that using a simulation that performs well at recreating past glacial history as initial state leads to a factor of two increase in projected end-of-21st century global mean sea level rise, compared to using a steady-state pre-industrial ice sheet as initial state. Our study thus shows that improving estimations of the Greenland Ice Sheet's thermal memory will notably impact future model projections, making paleo-hindcasting efforts important to better quantify the response of contemporary ice sheets to anthropogenic climate change.

<footnote n="1">¹ University of Sheffield – Western Bank Sheffield S10 2TN, Royaume-Uni</footnote>

<footnote n="2">² Université de Lausanne (UNIL) – 1015 Lausanne, Suisse</footnote>

<footnote n="3">³ National Center for Atmospheric Research (NCAR) – Boulder, CO 80301, États-Unis</footnote>
# Modelling the Consequences of the Sibrian Traps

Antonin Pierron<fnref n="1" />, Guillaume Le Hir<fnref n="1" />, Frédéric Fluteau<fnref n="1" />, Yves Godderis<fnref n="2" />, Pierre Maffre<fnref n="3" />, Clément Ganino<fnref n="4" />

The temporal synchronism between large igneous provinces (LIP) emplacements and mass extinction all along the Phanerozoic reveals a possible link between the two. The release of huge amount of gases (CO₂, SO₂,...) during the LIP emplacement is considered to cause major climate and environmental perturbations possibly leading to a biodiversity crisis. However, until now, no clear correlation can be drawn between LIP's properties i.e. the LIP size, the amount of gas released, etc... and the mass extinction severity.

Our primary focus was on investigating the impact of the Siberian traps emplacement which is considered to be responsible of the end-Permian mass extinction. This biodiversity crisis lead to the disappearance of 90% of the marine species and 75% of the terrestrial species. The Siberian volcanism has produced 3 to 5 Mkm<fnref n="3" /> of magma over a period not exceeding 1 Myr according to U-Pb dating. This volcanism is accompanied by the release of huge amount of gases within the atmosphere, notably CO₂ and SO₂.

These gases have two sources : the magmatic emissions and the thermogenic emissions generated by the intrusion of magmas in carbonate-rich, evaporite-rich or organic matter-rich sediments deposited within the Siberian basin. In the case of the Siberian trap the cumulative carbon emission could have ranged from 21.103 Gt of C to 1.056.105 Gt. We propose to explicitly model volcanism by considering both short-term and long-term scale processes along the entire LIP emplacement (1Myr) with different scenarios to mimic the sequence of volcanic and thermogenic gas emissions.

We modeled the consequences of the Siberian trap using the biogeochemical model GEOCLIM to simulate the changes of the ocean in terms of temperature and pH as well as the perturbation in the carbon, oxygen, phosphorus and alkalin cycles caused by the LIP emplacement.

We explore the phase-space of different parameters for this LIP such as the volume of sills, the volatiles budget, the sediment basin in which the LIP is emplace, the emplacement duration... This approach enables a detailed exploration of the impact of LIP emplacement on the climate and geochemical cycles.

<footnote n="1">¹ Institut de physique du Globe de Paris (IPGP) – CNRS, Institut de Physique du Globe de Paris, Université Paris Cité, Université La Réunion – 75238 Paris Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Géosciences Environnement Toulouse (GET) — CNRS, Université Toulouse 3, IRD, BRGM, CNES — 31400 Toulouse, France</footnote>

<footnote n="3">³ Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) – Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE – 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>

<footnote n="4">⁴ Géoazur — CNRS, Observatoire de la Côte d'Azur Nice, IRD, Université Côte d'Azur — 06560 Valbonne, France</footnote>
# A temperature-dependent model of carbonate accumulation in the open ocean during the early Paleogene hyperthermals.

Nicolas Pige<fnref n="1" />, Guillaume Suan<fnref n="1" />, Quillévéré Frédéric<fnref n="1" />, Pierre-Henri Blard<fnref n="2" />,<fnref n="3" />, Alessandro Menini<fnref n="1" />, Jeremy Höhne<fnref n="1" />, Antoine Triantafyllou<fnref n="1" />, Arnauld Vinçon-Laugier<fnref n="1" />, Emanuela Mattioli<fnref n="1" />

Oceanic carbonate burial is the main carbon sink on geological timescale. Deep-sea records of Early Paleogene hyperthermals, abrupt greenhouse warming events associated with massive releases of carbon into the ocean-atmosphere system, show drastic changes in calcite burial. Such lithological perturbations have largely been attributed to chemically-induced modulation of the deep sea-floor calcite preservation.

Here, we use microfossil (nannofossil abundances; planktonic foraminifera fragmentation) and geochemical evidence (extraterrestrial $3\text{He}$; barium flux and ratio) to reconstruct calcareous nannofossil fluxes across ~15 hyperthermals (~57.5-53.5 million years ago) in a north Pacific deep-sea site located above the lysocline. We also reconstructed the nannofossil fluxes during the PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum) in as south Atlantic and Southern Ocean sites, respectively using previously published $3\text{He}$ data, to obtain a global picture of the biotic response of planktonic calcifiers in the open ocean.

We find a partial decoupling between seafloor saturation and calcareous nannofossil exportproduction. Repeated 40-99% decreases in nannofossil burial across hyperthermals were primarily driven by warming-induced falls in nannoplankton-derived calcite exported productivity, and secondarily, by changing bottom water chemistry. Our results emphasize shallow-water (< 1000 m) ecosystems and metabolic processes (respiration) as overlooked but key mechanisms in regulating carbon cycle feedbacks on geological timescales. In light of these new findings, we proposed a new model of carbonate accumulation during the hyperthermals.

<footnote n="1">1 Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE) - CNRS, ENS Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Université Jean Monnet Saint-Etienne — 69622 Villeurbanne Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">2 Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CRPG) — CNRS, Université de Lorraine — 54501 Vandoeuvre les Nancy Cedex, France</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratoire de Glaciologie – Université Libre de Bruxelles — Bruxelles, Belgique</footnote>
# Fluctuations de la calotte Antarctique et dynamique des courants océaniques au cours de l'Holocène : apports du Be atmosphérique mesuré dans les sédiments marins en Terre Adélie

Marcelline Péan<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Yann Rolland<fnref n="1" />, Pierre Valla<fnref n="2" />, Johan Etourneau<fnref n="3" />, Xavier Crosta<fnref n="3" />, Regis Braucher<fnref n="4" />

L'EAIS (East Antarctic Ice Sheet) concentre les plus importants volumes de glace sur Terre et représente le plus haut potentiel de contribution à l'élévation du niveau marin global. Différents proxys environnementaux régionaux permettent d'étudier sa réponse aux fluctuations passées du climat de l'Antarctique et plus généralement du climat mondial. En Terre Adélie, les fluctuations Holocènes de la calotte glaciaire ont été étudiées à l'aide d'enregistrements sédimentaires marins (e.g. ¹⁴C, ²³⁰Th, δ¹⁸O) et terrestres (¹⁰Be, ²⁶Al produits in situ) qui parfois manquent de résolution temporelle et spatiale. Peu de travaux se sont intéressées au ¹⁰Be atmosphérique absorbé par les sédiments marins qui peut amener des informations complémentaires sur les oscillations de la calotte glaciaire en lien avec la dynamique des courants océaniques.

Le ¹⁰Be atmosphérique est produit dans l'atmosphère par la rencontre entre les particules énergétiques du rayonnement cosmique primaire et les atomes d'azote et d'oxygène. Il est transporté et déposé à la surface des planchers océaniques par les précipitations. En présence de calotte glaciaire, le ¹⁰Be est préalablement stocké dans la glace avant d'être transporté à l'océan, et se retrouve en excès dans les sédiments marins quand la glace fond. Pour cette raison, les fortes concentrations de ¹⁰Be dans les carottes sédimentaires ont d'abord été interprétées comme correspondant aux épisodes de fonte de glace et donc de retrait de la calotte ou des glaciers émissaires. Cependant, de plus en plus d'études constatent d'importantes concentrations dans des carottes sédimentaires situées plus au large des côtes terrestres, là où la fonte des glaciers n'a pas d'impact sur la présence de ¹⁰Be atmosphérique. D'autres processus physiques sont ainsi invoqués comme des sources potentielles de ¹⁰Be atmosphérique, notamment les courants marins. Les sédiments étant également pourvus de ⁹Be d'origine continentale, le rapport ¹⁰Be/⁹Be permet d'isoler le ¹⁰Be atmosphérique d'origine glaciaire ou océanique.

Nous présentons ici les variations isotopiques dans la phase authigène de la carotte sédimentaire MD03-2601 (66°03.07'S ; 138°33.43'E) prélevée à 746m de profondeur d'eau sur les pentes du plateau continental de la Terre Adélie. Cet enregistrement sédimentaire a déjà été daté et étudié via plusieurs proxys environnementaux (¹⁴C, ²³⁰Thxs, diatomées, et biomarqueurs) qui nous ont permis d'échantillonner avec une résolution de 200 ans sur l'ensemble de l'Holocène. Nos résultats illustrent une augmentation progressive du rapport ¹⁰Be/⁹Be de 11 ka à environ 6 ka. Cette hausse est perturbée par

<footnote n="1">¹ Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne (EDYTEM) — CNRS, Université Savoie Chambéry, Ministère de la Culture — 73376 Le Bourget du Lac Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) — CNRS, Université Savoie Chambéry, IRD, Université Grenoble Alpes, Université Gustave Eiffel — 38058 Grenoble Cedex 9, France</footnote>

<footnote n="3">³ Environnement, et Paléoenvironnement Océaniques et Continentaux (EPOC) — CNRS, Université de Bordeaux, Bordeaux INP, EPHE Paris, Université Paris sciences et lettres — 33615 Pessac Cedex, France</footnote>

<footnote n="4">⁴ Centre de Recherche et d'Enseignement de Géosciences de l'Environnement (CEREGE) — Collège de France, CNRS, IRD, Aix Marseille Université, INRAE — 13545 Aix-en-Provence, France</footnote>
une chute du rapport autour de 5,9 ka. Une baisse d'ordre similaire est observée dans la carotte sédimentaire U1357A, prélevée à proximité de MD03-2601 mais plus proche de la côte et des systèmes glaciaires. À partir 4 ka, l'évolution du rapport redevient stable dans la carotte sédimentaire MD03-2601. Plusieurs mécanismes peuvent être à l'origine de ces variations. De 11 ka à 6 ka, l'augmentation du rapport peut s'expliquer par une période de retrait de la calotte glaciaire. En revanche, à partir de 9-8 ka, les fluctuations glaciaires restant limitées, les variations du rapport s'expliquent donc par d'autres processus, notamment les courants océaniques.
# Terrigenous provenance of late Oligocene–Miocene sediments in the central basin of the South China Sea and its implications for chemical weathering and climate change

Wei Shu<sup>1,2</sup>, Liu Zhifei<sup>1</sup>, Christophe Colin<sup>2</sup>, Ma Pengfei<sup>1</sup>, Huang Baoqi<sup>3</sup>, Dapoigny Arnaud<sup>4</sup>

<sup>1</sup>State Key Laboratory of Marine Geology — Shanghai, China

<sup>2</sup>Géosciences Paris Saclay (GEOPS) — Université Paris-Saclay, CNRS — Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France

<sup>3</sup>School of Earth and Space Sciences — Peking University — Beijing, China

<sup>4</sup>Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France

The oceanic red beds (ORB) are unique pelagic sediments in the global ocean, providing excellent archives for understanding the chemical weathering and relevant climate change in their source areas. Clay minerals, Nd and Sr isotopes, and major elements of terrigenous components were investigated on the ORB (27.0–10.6 Ma) recovered at International Ocean Discovery Program (IODP) Expedition 367 Site U1499 in the central basin of the South China Sea, to determine the terrigenous provenance and constrain the main factors controlling terrestrial chemical weathering during the late Oligocene–Miocene. The clay mineral assemblage of the ORB is characterized by dominant smectite (52–95%), moderate illite (4–23%), and minor kaolinite (0–19%) and chlorite (0–7%). Nd isotope value (εNd) and <sup>87</sup>Sr/<sup>86</sup>Sr ratio vary from –12.1 to –6.4 and from 0.7122 to 0.7275, respectively. These results display a three-stage temporal variation pattern with the most significant shift in the sedimentary sources at ~23 Ma. Stage I (27.0–23.0 Ma) sediments were mainly derived from Palawan, whereas Stages II (23.0–14.0 Ma) and III (14.0–10.0 Ma) sediments were derived from South China and Luzon. Simple Nd-Sr isotope mixing model result shows the greater terrigenous contribution of South China from Stage II (49–60%) to Stage III (64–80%), consistent with an increase in illite, chlorite, and kaolinite contents. Chemical index of alteration, K<sub>2</sub>O/Na<sub>2</sub>O ratio, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/TiO<sub>2</sub> ratio, smectite/(illite+chlorite) ratio, and illite crystallinity indicate moderate chemical weathering intensity through the late Oligocene to the Miocene. The weathering was influenced by the lithology of parent rocks in Stage I and primarily by the climatic evolution during Stages II and III. The synchronous reduction of various indicators from the ORB reveals the weakening of terrestrial weathering around the South China Sea at ~14 Ma, induced by the global cooling at the Middle Miocene Climate Transition.
Late Oligocene–Miocene evolution of deep-water
circulation in the abyssal South China Sea: insights
from Nd isotopes of fossil
fish teeth

Wei Shu <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Christophe Colin <fnref n="1" />, Zhifei Liu <fnref n="2" />, Arnaud Dapoigny <fnref n="3" />

A long-term neodymium isotope (εNd) record of fossil fish teeth was investigated to constrain the evolution of deep-water circulation in the abyssal South China Sea (SCS) during the late Oligocene–Miocene (27–10 Ma). Fish teeth samples were collected from the oceanic red beds at International Ocean Discovery Program Expedition 367 Site U1499 (water depth 3758 m). Seawater εNd values (from –7.1 to –4.8, average –6.1) prior to 15 Ma indicate that water masses in the abyssal SCS resulted from the mixing of more radiogenic Upper Circumpolar Deep Water (UCDW, average –4.5) and less radiogenic Lower Circumpolar Deep Water (LCDW, average –6.4). The general decrease in εNd values was attributed to an increasing influence of the unradiogenic LCDW at the studied site, consistent with the subsidence and the associated deepening of the SCS plain. After 15 Ma, seawater εNd dropped significantly to a range of –8.9 to –6.1 (average –7.5), indicating a slowdown in the hydrological connection between the deep-water masses in the SCS and the western Pacific Ocean. We argue that the formation of the Luzon Strait due to the uplift of the Luzon arc in the late Miocene led to the shallowing and narrowing of the SCS-Pacific channels. Consequently, penetration of LCDW was reduced and water masses in the abyssal SCS would have been less ventilated and strongly influenced by lithogenic input from the unradiogenic sediments of large Asian rivers draining the peri-Himalayan region.

<footnote n="1">¹ Géosciences Paris Saclay (GEOPS) – Université Paris-Saclay, CNRS – Université Paris Saclay, bâts. 504 & 510, 91405 Orsay Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² State Key Laboratory of Marine Geology — Shanghai, China</footnote>

<footnote n="3">³ Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) — CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines — Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France</footnote>