Thèse Études des Forçages Climatiques et Anthropiques Affectant les Transferts Sédimentaires au Nord de la Mer de Chine du Sud Restitution et Meilleure Compréhension des Processus Modifiant la Réc H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes
École doctorale : Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France
Laboratoire de recherche : Géosciences Paris Saclay
Direction de la thèse : Christophe COLIN ORCID 0000000239345191
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

Environ 80 tempêtes tropicales se forment chaque année dans les latitudes tropicales et subtropicales de l'océan. Les cyclones tropicaux, appelés typhons dans les régions occidentales du Pacifique Nord, sont les tempêtes tropicales les plus intenses, représentant plus de 50 % des événements annuels (Emanuel, 2003). Les cyclones tropicaux ont des répercussions importantes sur les sociétés et les activités humaines, causant chaque année des pertes humaines et économiques considérables (Zhang et al., 2009; Smith, 2020). Dans la région de Taïwan, les précipitations associées aux 3-4 typhons qui se produisent chaque année entraînent des processus destructeurs sur les terres, tels que des glissements de terrain et des inondations qui causent des dommages et des pertes humaines considérables. Les typhons violents comme Morakot (2009) peuvent produire des précipitations et des charges sédimentaires suffisantes pour déclencher des courants hyperpycnaux au large et endommager les infrastructures sous-marines humaines telles que les câbles de télécommunication au sud de Taïwan (Gavey et al., 2017). Restituer la dynamique des typhons (récurrence et intensité) ainsi que les causes de leur évolution au cours du temps est donc primordiale afin d'en améliorer la prévisibilité dans le contexte de réchauffement climatique global.

Au cours des 10 dernières années, un effort a été plus particulièrement réalisé pour contraindre les compositions minéralogiques et géochimiques des sédiments collectés à partir de systèmes d'observation in situ, et des sédiments des rivières contribuant à la sédimentation de la mer de Chine du Sud. Les résultats ont permis de contraindre les sources des sédiments apportés à la mer de Chine du Sud, et d'établir la dynamique actuelle du transport des sédiments vers les bassins profonds, en lien avec les changements climatiques, tels que les précipitations liées à la mousson et aux évènements extrêmes (typhons...). La mer de Chine du Sud peut être ainsi considéré comme un véritable laboratoire sédimentologique naturel permettant d'explorer pour la première fois en détails, les relations existantes entre les changements climatiques et la dynamique de transport et de dépôt des sédiments dans cette région via une approche source to sink extrêmement contrainte. Il est notamment rendu possible de restituer au cours des derniers millénaires les événements extrêmes, tels que les typhons, affectant le Sud de Taiwan à partir des dépôts sédimentaires se déposant latéralement au canyon sous-marin de Gaoping. Cette approche originale et novatrice, nous permet de pouvoir contraindre les processus anthropiques et climatiques ayant modifiés au cours du temps la récurrence et l'intensité des typhons affectant le Sud de Taiwan.

La campagne HYDROSED, à bord du Marion Dufresne, a permis de collecter de longues carottes sur la levée du canyon sous-marin de Gaoping. Le travail de thèse permettra de reconstruire l'évolution de la levée du canyon sous-marin depuis la dernière période glaciaire et de contraindre la dynamique des processus sédimentaires liés aux transferts de sédiments apportés par la rivière de Gaoping (Sud Taiwan) au niveau de la marge Nord de la mer de Chine du Sud. Plus particulièrement, nous proposons lors de ce travail de thèse (i) d'identifier les sources et de caractériser les dépôts turbiditiques ; (ii) d'analyser les liens entre les variations du niveau marin, les précipitations (mousson SE asiatique et typhons) et changements paléo-environnementaux à terre, et la récurrence des dépôts turbiditiques dans le temps ; (iii) de reconstruire l'histoire de la récurrence et de l'intensité des typhons depuis la dernière période glaciaire ; et (iv) d'établir et contraindre les mécanismes climatiques responsables des changements de la fréquence des typhons au cours du temps afin d'améliorer la prévisibilité des scénarios climatiques pour les prochaines décennies.

Ce travail de thèse vise à étudier une longue carotte située au niveau d'une levée du canyon sous-marins de Gaoping afin d'explorer la dynamique du transfert des sédiments de Taïwan au nord de la mer de Chine du Sud et de restituer un enregistrement détaillé de l'activité turbiditique depuis la dernière période glaciaire, avec un accent particulier sur leurs fréquences et leurs liens avec les changements climatiques (typhon et activité des pluies de la mousson SE asiatique) et anthropiques. Le canyon sous-marin de Gaoping est connecté directement à la rivière de Gaoping permettant de retracer des écoulements turbidiques (écoulements hyperpycnaux) provoqués par des typhons à terre.
Ce sujet de thèse entre dans le cadre de l'exploitation des carottes marines qui ont été collectées lors de la campagne océanographique HYDROSED à bord du Marion Dufresne en 2018 (PI C. Colin et Z. Liu). Ce travail de thèse va bénéficier d'un énorme travail de fond antérieur qui a permis de sélectionner les meilleurs séquences sédimentaires et traceurs à utiliser pour atteindre les objectifs de cette thèse.

L'objectif principale de cette étude est d'améliorer notre compréhension de la dynamique des typhons (récurrence et intensité) affectant le domaine Sud-Est asiatique afin d'en améliorer la prévisibilité dans le futur en lien avec le réchauffement anthropique.

Les échantillons nécessaires pour ce travail de thèse ont été collecté lors de la campagne océanographique HYDROSED à bord du Marion Dufresne (PI C. Colin et Z. Liu). La stratégie analytique que nous allons mettre en oeuvre permettra de tracer l'origine des sédiments à partir de la minéralogie des argiles (DRX), des compositions isotopiques en Sr, Nd et Pb de la fraction détritique et de remonter à la fréquence des écoulements turbiditiques (radiographies RX, granulométrie des sédiments, XRF core scanner). Ces traceurs sédimentologiques, minéralogiques et géochimiques ont été abondamment utilisés depuis une dizaine d'année dans les sédiments des rivières, dans les sédiments de surface de la Mer de Chine du Sud et dans les carottes marines (e.g., Colin et al., 2010; Liu et al., 2016 ; Bertaz et al., 2024). L'ensemble des données acquises au cours de ces 10 dernières années a mis en évidence que les sources sédimentaires principales alimentant la marge Nord de la mer de Chine du Sud (Rivière des Perles, rivières de Taiwan et rivières de Luzon) présentent des signatures minéralogiques et géochimiques contrastées permettant de discriminer les sources sédimentaires et de restituer la dispersion des sédiments provenant de ces sources. Les radiographies de rX combinées à des données de granulométrie laser et des données de XRF core scanner à haute résolution permettront d'identifier les niveaux turbiditiques et les niveaux hémipélagiques. L'établissement de la chronologie de ces événements turbiditiques (stratigraphie 18O et datations radiocarbones) permettra de restituer la fréquence et l'intensité des typhons affectant l'Asie du Sud Est (Taïwan). Il est également envisagé de réaliser des comparaisons modèle - donnée.