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 récurrence et l'intensité des typhons affectant l'Asie du Sud-Est.

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.
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Approximately 80 tropical storms form each year at tropical and subtropical latitudes of the ocean. Tropical cyclones, referred to as typhoons in the western North Pacific regions, are the most intense tropical storms, accounting for more than 50% of the yearly events (Emanuel, 2003). Tropical cyclones have a significant impact on societies and human activities, causing considerable human and economic losses each year (Zhang et al., 2009; Smith, 2020). In the region of Taiwan, the rainfall associated with the 3-4 typhoons that occur per year leads to destructive processes on land, such as landslide and floods which cause considerable damage and casualties. Strong typhoons like Morakot (2009) can produce rainfall and sediment loads sufficient to trigger deep-sea hyperpycnal flows and damage human submarine infrastructures like telecommunication cables to the south of Taiwan (Gavey et al., 2017). It is therefore essential to reconstruct the dynamics of typhoons (recurrence and intensity) and the causes of their evolution through time in order to improve their predictability in the context of global warming.
A large effort has been done during the last decade in order to constrain mineralogical and geochemical compositions of the present-day sediments supplied by the rivers feeding the northern South China Sea (e.g., Liu et al., 2016) and collected by mooring systems (e.g., Zhang et al., 2018). Results allow to better constrain the sources of the sediment to the northern South China Sea (Liu et al., 2016) as well as to establish the present-day dynamic of sediments transport to the deep basins of the South China Sea in link with the climatic changes such as monsoon rainfall or extreme events (typhoons, mesoscale eddies…) (Zhang et al., 2018). The northern South China Sea can be considered as a natural “sedimentological laboratory'' permitting, for the first time in detail, to constrain the relationships existing between past climate changes and sediment dynamic processes by using a robust ‘'source to sink'' approach.
Notably, it is possible to reconstruct extreme events, such as typhoons, affecting southern Taiwan over the last few millennia from sediments deposits along the submarine canyon of Gaoping. This original and innovative approach allows us to constrain the anthropogenic and climatic processes that have modified the recurrence and intensity of typhoons affecting southern Taiwan over time.
The HYDROSED cruise, aboard the Marion Dufresne, have permit to recovery long cores from the levee of the Gaoping submarine canyon. The thesis work will permit to reconstruct the evolution of levee of the submarine canton since the last glacial periods and to constrain the dynamics of sedimentary processes linked to sediment transfers input from the Gaoping River (South Taiwan) to the northern margin of the South China Sea.
More particularly, we propose to (i) identify sources and characterize turbidite deposits ; (ii) to analyse the relationship between sea level variations, rainfall (Southeast Asian monsoon and typhoons) and paleo-environmental changes on land, and the recurrence of turbidite deposits over time ; (iii) reconstruct the history of typhoon recurrence and intensity since the last glacial period ; and (iv) establish and constrain the climatic mechanisms responsible for changes in typhoon frequency over time in order to improve the predictability of future climate scenarios.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Programme doctoral pour les cotutelles internationales de thèse (ADI)

Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes

129 Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France

Le candidat devra avoir une formation en géosciences, idéalement en géochimie et sédimentologie. Des compétences en paléoclimatologie et/ou en géologie marine sédimentaire seraient un plus. Le candidat travaillera sur plusieurs plateformes analytiques et obtiendra ses résultats par différentes techniques de pointe. Le candidat aura un travail de recherche et de synthèse bibliographique à mener, devra rédiger des résumés et articles et avoir un bon niveau d'anglais.
The candidate will have knowledge in geochemistry and geology. Skills in paleoclimatology and/or marine sedimentary geology will be appreciated. The candidate will work on several analytical platforms and obtain results using various cutting-edge techniques. The candidate will have to make bibliographical research, to write abstracts and articles and to have a good level in English.