GEOTOP_final

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GEOTOP_final

  1. 1. Histoire de la temp´erature `a la surface du sol de l’Am´erique du Nord: Une contribution au projet PAGES NAm2k. Fernando Jaume Santero Jean-Claude Mareschal & Hugo Beltrami Congr`es Geotop, Mars 2016 Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 1 / 12
  2. 2. Introduction Paleoclimatologie et MCG Mod`eles de circulation g´en´erale (MCG), sont des outils importants pour ´etudier comment le syst`eme de climat a chang´e dans le pass´e. Leurs ´evaluations doivent ˆetre accomplies en utilisant des donn´ees pal´eoclimatiques. Les donn´ees ”proxy” fournissent des reconstitutions de conditions pass´ees dans le temps. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 2 / 12
  3. 3. Geophysique Climatologie des forages Changements de temp´erature `a la surface sont enregistr´es comme perturbations au regime de temp´erature de l’´etat quasi-stationnaire de la Terre. Couplage de la temp´erature de l’air et temp´erature du sol `a la surface (TAS-TSS) est suppos´e. Les profils de temp´erature des forages (PTF) fournissent une estimation des changements pass´es de la temp´erature de surface. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 3 / 12
  4. 4. Histoires de la temp´erature `a la surface du sol (HTSS) Objectif Analyse de les HTSS dans l’Am´erique du Nord pour les derni`eres 500 ann´ees. Caract´eristiques de l’analyse Il y a 514 trous de forage pour l’analyse. Tous les forages ont ´et´e tronqu´es `a 300 m`etres. La distribution des forages est non uniforme. Profondeur des forages (mètres) −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20˚ 20˚ 30˚ 30˚ 40˚ 40˚ 50˚ 50˚ 60˚ 60˚ 70˚ 70˚ 80˚ 80˚ 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 4 / 12
  5. 5. Param´etrisation ´Equation temp´erature-profondeur T(z) = T0 + Γ0z + Tt(z) (1) ´Equation de la perturbation Tt(z) = K k=1 ∆Tk erfc z 2 √ κtk − erfc z 2 √ κtk−1 (2) Description de ´equation (2) κ: Diffusivit´e thermique. t: Temps avant le pr´esent. K: Nombre d’intervalles de temps. ∆Tk: Perturbation de la temp´erature de surface entre tk et tk−1. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 5 / 12
  6. 6. Probl`eme inverse Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 6 / 12
  7. 7. Inversion des profils de temp´erature CA-9519 10 intervalle de temps dans l’inversion DVS Rouge: Meilleur ajustement `a l’´etat stable. Vert: Ajustement `a l’´etat stationnaire sup´erieur pour 2σ. Bleu: Ajustement `a l’´etat stationnaire inf´erieur pour 2σ. Le mod`ele direct peut ˆetre utilis´e pour ´evaluer l’inversion par d´ecomposition en valeurs singuli`eres (DVS) pour 4 valeurs singuli`eres. CA-9519 Monte-Carlo L. Rouge: Moyenne des mod`eles accept´es. L. Bleues: Intervalle de d´eviation. L. Grises: 500 mod`eles accept´es. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 7 / 12
  8. 8. Limites Inversions Couplage TAS-TSS peut ˆetre modifi´ee par des conditions de surface. La m´ethode pour obtenir la perturbation g´eothermique est sensible aux propri´et´es thermophysiques du sous-sol, la topographie et de l’hydrologie. HTSS diff´erentes peuvent ˆetre d´eriv´ees du mˆeme profil de temp´erature tronqu´e `a diff´erentes profondeurs, l’inversion est non unique. Analyse r´egionale La distribution spatiale est pas uniforme. Il y a un manque de profils profonds. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 8 / 12
  9. 9. R´esultats pr´eliminaires Consid´erations La ligne noire est la moyenne de toutes les HTSS (lignes grises) La ligne noire sugg`ere un r´echauffement d’environ 2.0◦ C au cours des 200 derni`eres ann´ees. La grande variabilit´e des lignes grises sugg`ere que les conditions r´egionales sont importantes. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 9 / 12
  10. 10. Histoires r´egionales 1600 1700 1800 1900 2000 4 2 0 2 4 Arctique a Changement de temp´erature r´egionale (◦ C) 1600 1700 1800 1900 2000 1 0 1 2 CˆoteN−O b 1600 1700 1800 1900 2000 1 0 1 2 CECanada c 1600 1700 1800 1900 2000 1 0 1 OuestEU d 1600 1700 1800 1900 2000 1 0 1 2 EstUE e 1600 1700 1800 1900 2000 1 0 1 2 CentralUE f 1600 1700 1800 1900 2000 Ann´ees(EC) 2 0 2 4 Cara¨ibes g Reconstructions r´egionales Grande variabilit´e sur les reconstructions de l’Arctique. R´echauffement de ∼ 0.8◦C sur la cˆote du Nord-Ouest. R´echauffement de ∼ 1.1◦C sur le Centre-Est du Canada. Aucune tendance claire dans l’Ouest am´ericain. R´echauffement de ∼ 1.3◦C sur le midwest des EU. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 10 / 12
  11. 11. Cartes nord-am´ericaines de TSS Changement de la TSS 1514-1814 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1514−1564) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1564−1614) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1614−1664) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1664−1714) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1714−1764) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1764−1814) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Changement de la TSS 1814-2014 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1814−1864) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1864−1914) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1914−1964) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 −160˚ −160˚ −140˚ −140˚ −120˚ −120˚ −100˚ −100˚ −80˚ −80˚ −60˚ −60˚ 20 ˚ 20 ˚ 30 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 70 ˚ 80 ˚ 80 ˚ Changement de la TSS régionale (1964−2014) −160˚ −140˚ −120˚ −100˚ −80˚ −60˚ 20 ˚ 30 ˚ 40 ˚ 50 ˚ 60 ˚ 70 ˚ 80 ˚ −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Tendances impr´ecises suivies d’un r´echauffement clair pour les 200 derni`eres ann´ees. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 11 / 12
  12. 12. Conclusions Observations La variation moyenne de la temp´erature de surface du sol nord-am´ericain montre un r´echauffement de ∼ 1.8◦ C au cours des 200 derni`eres ann´ees. La grande variabilit´e des reconstructions sugg`ere que les conditions r´egionales doivent ˆetre prises en consid´eration afin de faire une analyse climatique valide. Il y a tendance au r´echauffement de ∼ 0.5 − 1.5◦ C dans presque toutes les r´egions de l’Am´erique du Nord pour les 2 derniers si`ecles. Fernando Jaume Santero (UQ`AM) Reconstruction des HTSS Congr`es Geotop, Mars 2016 12 / 12

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