Decadal changes in the mid-depth water mass dynamic of the Northeastern Atlantic margin (Bay of Biscay)

• Published in: Earth and Planetary Science Letters
• Main Authors: Montero-Serrano, Jean-Carlos, Frank, Norbert, Tisnérat-Laborde, Nadine, Colin, Christophe, Wu, Chung-Che, Lin, Ke, Shen, Chuan-Chou, Copard, Kevin, Orejas, Covadonga, Gori, Andrea, de Mol, Lies, van Rooij, David, Reverdin, Gilles, Douville, Eric
• Other Authors: Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Géosciences Paris Saclay (GEOPS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Géochrononologie Traceurs Archéométrie (GEOTRAC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Échanges dans la couche de surface : des pôles aux tropiques (SURF), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2013
• Subjects: Panoply; [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph]; [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph]; North Atlantic; North Atlantic oscillation
• Online Access: https://hal.science/hal-00873429; https://doi.org/10.1016/J.EPSL.2013.01.012

International audience The lithium/magnesium (Li/Mg) molar ratios, radiocarbon measurements (Δ 14 C) and Nd-isotopic composition (ɛNd) of the aragonite skeleton of a branching cold-water coral (CWC) species Madrepora oculata collected alive in the Bay of Biscay at ˜691 m water depth were investigated to reconstruct a robust record of the mid-depth water mass dynamics between 1950 and 1990 AD. Temperature estimates based on the skeletons Li/Mg molar ratios reveal small decadal changes of about 1 °C at thermocline depth synchronous to and of similar amplitude as surface temperature anomalies. Δ 14 C measurements shows quasi-decadal oscillations of 15‰ around pre-bomb Δ 14 C average value of -59±6‰ and post-bomb Δ 14 C of -12±6‰, which most likely reflect decadal changes of water mass exchange across the thermocline. The coral ɛNd values remain in narrow ranges of -11.9 to -10.2, similar to the isotopic composition of East North Atlantic Central Water, but show highest values in the late 1950s, and early 1960s, 1970s, and 1980s. The punctuated changes of the coral Nd-isotopic composition may thus reflect periods of particular enhanced advection of temperate intermediate water (mid-depth Subpolar Gyre/Mediterranean Sea Water). Altogether, our robust multi-proxy record provides new evidence that Northern Hemisphere atmospheric variability (such as, North Atlantic Oscillation and East Atlantic pattern) drives changes not only in the thermocline but also in the mid-depth water-mass advection patterns in the Northeastern Atlantic margin. However, the interannual variability of our record remains to be tested.