Le LSCE est une unité mixte de recherche (UMR 8212) entre le CEA, le CNRS et l'Université de Versailles Saint-Quentin (UVSQ), localisé sur deux sites (Campus du CEA-Orme des Merisiers et du CNRS Gif-sur-Yvette). Il fait partie de l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL). Le LSCE regroupe environ 300 personnes dont 150 permanents.
Le LSCE s’organise en trois thèmes scientifiques :
- Archives et Traceurs
L'objectif des travaux menés dans le thème "Archives & Traceurs" est de comprendre la dynamique et la variabilité naturelle du climat et d'évaluer la sensibilité des écosystèmes marins et continentaux aux changements climatiques et anthropiques. La variabilité naturelle du climat implique la connaissance de l’ampleur et la périodicité des changements passés et permet de s'affranchir de la perturbation humaine. Depuis cinquante ans, le LSCE développe des méthodes de reconstitution de paramètres climatiques à partir de l’analyse de marqueurs physicochimiques dans des archives naturelles (glaces, sédiments marins et lacustres, loess, spéléothèmes, arbres, mollusques, coraux …). L'évaluation de la sensibilité des environnements marins et continentaux aux changements climatiques et anthropiques découle (i) du lien avec l’approche décrite précédemment et repose sur l'étude des archives naturelles du climat qui informe sur les impacts passés des changements climatiques sur différents écosystèmes, (ii) de l'étude d'écosystèmes actuels soumis à la pression conjuguée du changement climatique et de la pression anthropique (rivières, sols, environnements marins, …).
- Cycles Biogéochimiques et Transferts dans l'Environnement
Le Thème Cycles biogéochimiques et transferts dans l’environnement mobilise 107 chercheurs, ingénieurs et techniciens (dont 45 permanents) au sein de sept équipes de recherche avec l’objectif de caractériser et quantifier les cycles biogéochimiques des gaz à effet de serre et les transferts de matière dans et entre les différents compartiments de l’environnement. Ces études ont pour finalité de mieux comprendre et prédire l’évolution de ces cycles en relation avec le changement climatique ou les impacts des changements environnementaux, de l’échelle globale jusqu’à l’échelle locale (de la ville au bassin versant). Les recherches du Thème s’appuient sur un continuum original des travaux depuis les observations jusqu’à la modélisation. Ils impliquent des moyens d’observation systématique, avec notamment l’infrastructure de recherche européenne ICOS (Integrated Carbon Observing System), des moyens expérimentaux de prélèvement et d’analyses, et des outils de simulation numérique.
- Climat et Cycles - Modélisation de leurs variabilités et de leurs interactions
La modélisation a toujours été l’une des grandes spécialités du LSCE. Historiquement, cette approche était conduite en parallèle par les climatologues du thème Climat, intéressés par des échelles de temps relativement longues (de la centaine d’années aux centaines de millions d’années), et par les biogéochimistes du thème Cycles biogéochimiques, plutôt intéressés par des échelles de temps plus courtes (jusqu’à la centaine d’années). Depuis 2010, les modélisateurs du climat et des cycles biogéochimiques ont regroupé leurs compétences et travaillent en particulier sur les interactions entre climat et cycles, et ce sur de multiples échelles de temps. Ces travaux de modélisation sont largement appuyés sur l’expertise des équipes d’observations présentes au LSCE, à la fois pour la reconstruction des climats du passé, et pour le suivi de la composition de l’atmosphère et des flux à l’interface entre atmosphère et surfaces.
Chacun de ces thèmes regroupe entre 4 et 7 équipes de recherche constituées autour d’outils et/ou sujets de recherche communs.
- L’équipe « Géochimie Des Impacts-GEDI » participe plus particulièrement à la FR-FIRE, d’autres étant plus liées à la FR-IPSL.
L’équipe de GEochimie Des Impacts (GEDI) s’intéresse à l'étude de l’influence des activités anthropiques sur les transferts de matière (particules, carbone et contaminants associés aux particules) sur les surfaces continentales et dans l’océan en utilisant des outils de la géochimie (traceurs isotopiques stables et radioactifs, traceurs élémentaires). Beaucoup d’éléments nutritifs et de polluants ont une forte affinité pour les particules et leurs transferts ou stockage dans les cours d’eau sont en grande partie régis par les échanges dissous-particulaires et liés au devenir des particules fines. Les impacts étudiés incluent l'érosion des sols, la contamination des rivières et les flux de particules à travers les bassins versants. Dans l'océan, les échanges dissous-particules contrôlent fortement la chimie de l’eau de mer et des sédiments et il faut comprendre les processus en jeu tant pour l’étude de l’océan actuel que pour la construction de proxies destinées à la reconstitution de paramètres paléo-environnementaux. Les points communs entre les études abordées par les différents membres de l’équipe sont le développement de méthodologies de traçage pour l'étude des processus de transfert et la quantification des flux de matière en utilisant les données obtenues pour tester et alimenter différents types de modèles de transfert des particules
Pour atteindre ces objectifs, des études de cas sont menées dans différents environnements en France et à travers le monde (Brésil, Mexique, Laos, Japon, Nouvelle-Calédonie) afin d'améliorer notre compréhension globale de ces processus de transfert. L’équipe est impliquée dans de nombreux projets nationaux et régionaux (e.g., projet Tracksed sur l’envasement des zones agricoles du bassin de la Loire, pollution de la Seine à travers le programme PIREN-Seine) et internationaux (e.g., ANR AMORAD -collaboration franco-japonaise faisant suite à l’accident de Fukushima, ANR TECITEASY sur l’érosion des sols sous plantations de teck au Laos, projet franco-suédois sur les flux de particules en Arctique et en Méditerranée dans le cadre du programme international GEOTRACES, etc.).
Le savoir-faire de l’équipe, acquis au cours de nombreuses campagnes de terrain, s’étend de la caractérisation des sources contemporaines de particules fines par la collecte de sols, de retombées atmosphériques et de matières en suspension, à l’étude de l’évolution historique grâce à la reconnaissance et au carottage de plaines de débordement, véritables archives des bassins versants. Elle maitrise également les méthodes d’échantillonnage « propre » nécessaires notamment dans le cadre des campagnes océanographiques.
L’équipe maîtrise les traceurs radioactifs et les mesures des éléments traces de l’environnement par un large panel de techniques, telles que l’ICP-QMS, le MC-ICP-MS et la spectrométrie gamma, elle a accès à des laboratoires de chimie incluant une salle blanche. Forte de ces acquis, notre équipe contribue aussi au développement de nouveaux traceurs des processus de transfert (U, Pa, Th, Sr, etc.) basé sur l’utilisation de la spectrométrie de masse par multi-collecteurs.