Reconstruction of past climates from stable isotope records of palaeo-precipitation preserved in continental archives

Abstract

The potential of stable isotope ratios (²H/¹H and ¹⁸O/¹⁶0) of water as a modern tool for palaeoclimatic reconstructions on continents is reviewed. Examples of stable isotope records of palaeo-precipitation preserved in various continental archives (polar ice sheets, mid- and low latitude glaciers, lacustrine deposits, groundwater) are presented, and the methodology of their interpretation in terms of climatic changes is briefly discussed. To interpret quantitatively the isotope records preserved in continental archives, the response of the isotopic composition of precipitation to long-term fluctuations of key climatic parameters (temperature, precipitation amount, relative humidity) over the given area should be known. Further, the transfer functions relating the climate-induced changes of the isotopic composition of precipitation to the isotope record preserved in the given archive should be established. Since the isotopic composition of precipitation has been monitored only for the past three decades, alternatives ways of assessing the long-term climatic sensitivity of the isotopic signature of precipitation are being investigated. The isotope composition of precipitation should be viewed not only as a powerful proxy climatic indicator but also as an additional hydrometeorological parameter which should be explored as a diagnostic tool for the modelling of climate-induced changes in the water cycle, both on a regional and a global scale.

Résumé

L'article examine le potentiel du contenu en isotopes stables de l'eau (²H/¹H et ¹⁸O/¹⁶O) en tant qu'instrument moderne pour les reconstitutions paléoclimatiques continentales. Des exemples de teneurs en isotopes stables de paléo-précipitations conservées dans diverses archives continentales (couches de glace polaire, glaciers de moyennes et basses latitudes, dépôts lacustres, eaux souterraines) sont présentées et la méthodologie de leurinterprétation en termes de modifications climatiques est brièvement commentée. Afin d'interpréter quantitativement les teneurs en isotopes issues des archives continentales, on devra connaître, pour la zone étudiée, la réponse de la composition isotopique des précipitations aux fluctuations à long terme des principales variables climatiques (température, hauteur des précipitations, humidité relative). Les fonctions de transfert reliant les modifications de la composition isotopique des précipitations induites par le climat et les valeurs des isotopes issues de l'archive considérée devront également être établies. Etant donné que la composition isotopique des précipitations n'a été enregistrée que depuis une trentaine d'années, d'autres solutions sont envisagées afin d'estimer la sensibilité climatique à long terme de la signature isotopique des précipitations. La teneur en isotopes stables dans les précipitations devrait être considérée non seulement comme un puissant indicateur reflétant les conditions climatiques mais également comme une variable hydrométéorologique par procuration qui devrait être explorée en tant qu'outil de diagnostic pour la modélisation des modifications induites par le climat dans le cycle de l'eau, tant sur un plan régional que planétaire.