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Etude de la variabilité naturelle des teneurs atmosphériques en monoxyde de carbone en période glaciaire par spectrométrie laser appliquée aux forages antarctiques

par Stages - 2 septembre 2014 ( maj : 15 juin 2015 )

Titre : Etude de la variabilité naturelle des teneurs atmosphériques en monoxyde de carbone en période glaciaire par spectrométrie laser appliquée aux forages antarctiques

Laboratoire de rattachement : LGGE

Encadrant : Xavier Faïn
Contacts : xavier.fain@ujf-grenoble.fr ; 04 76 82 42 61

Mots clés : paléoclimat, monoxyde de carbone, carotte de glace, spectrométrie laser

Contexte et objectif :

De nombreuses espèces réactives à temps de vie relativement court (de l’ordre de quelques semaines à quelques mois) influencent indirectement le climat en affectant la capacité oxydante de l’atmosphère et les cycles de gaz à effet de serre majeurs. Entre autres, le monoxyde de carbone (CO) joue un rôle central dans les interactions qui lient chimie atmosphérique et climat. Il influence directement les teneurs en radicaux hydroxyles (OH), et possède un potentiel de réchauffement indirect significatif par son impact sur les cycles du méthane et de l’ozone.
L’air piégé dans les carottes de glace antarctiques représente une archive unique de la composition passée de l’atmosphère. Pourtant, cette archive n’a encore jamais été exploitée pour évaluer les teneurs de CO atmosphériques en périodes glaciaires. Une étroite collaboration entre LGGE et LIPhy (Laboratoire Interdisciplinaire de Physique, campus grenoblois) a permis de développer la mesure du CO piégé dans la glace par spectrométrie laser OFCEAS (OFCEAS – Optical Feedback Cavity Enhanced Absorption Spectrometry).
L’objectif de ce stage est de participer au développement et à l’utilisation de cette instrumentation afin de réaliser les premières mesures de CO pendant la dernière période glaciaire. Les données acquises permettront de venir contraindre la variabilité naturelle de la capacité oxydante, très mal connue, en période froide. On s’intéressera spécifiquement à la carotte forée récemment en 2012 au site de Fletcher Promontory (Antarctique, secteur de la mer de Weddell).

Concrètement, ce stage s’articulera autour de deux axes analytiques :
1. Mesure en continu du CO dans la glace de Fletcher Promontory. Le couplage d’une fonte en continu (CFA – Continuous Flow Analysis) et d’une analyse par OFCEAS sur des barreaux de glace de 1 mètre permet l’analyse des gaz-traces (CO et méthane) piégés dans les carottes de glace à haute résolution. Ce système est déjà opérationnel, et sera utilisé pour l’analyse d’une centaine de mètres de la carotte de Fletcher.
2. Mesures discrètes du CO dans la glace de Fletcher Promontory. La mesure continue par CFA doit être replacée sur une échelle absolue par des mesures discrètes. Un dispositif d’extraction par fusion-regel disponible au LGGE (actuellement utilisé pour l’analyse du méthane dans la glace polaire) devra être couplé à un spectromètre OFCEAS. Il s’agira d’optimiser tester, calibrer le système. Enfin, il sera utilisé sur des échantillons de glace de 100g recouvrant la gamme de profondeur analysée en continu.

Le candidat devra avoir un intérêt marqué pour le travail en laboratoire et l’instrumentation, et être motivé par l’étude du climat passé et des cycles biogéochimiques. Il devra également posséder rigueur, autonomie, et aptitudes au travail en équipe.

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