Volume 3, Number 1 (February 2013) | People

Chasing the patterns of past climate

by Pierre Sepulchre | PCP PIRE Research associate

Historia en Español

Pierre Sepulchre, PCP PIRE research associate. © Photo by Pierre Sepulchre

I was born and raised in the western part of France. I studied environmental sciences and graduated with a degree in agronomy from AgroParisTech (formerly the Institut National Agronomique Paris-Grignon). Growing interest in the pursuit of academic research and the study of evolution led me to complete a Master of Science in Phylogeny, Paleontology and Paleoenvironments at the University of Montpellier. There, I had the influential experience of working with professors Jean-Jacques Jaeger and D. Jolly, with whom I reconstructed Miocene environments of South-East Asia using fossil pollen data, as well as the opportunity to use the model Biome 4 for my first model-data comparison project.

At that point, I wanted to understand the physical processes driving long-term changes in the biosphere and started a PhD at Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), Gif-sur-Yvette in paleoclimate modeling with Gilles Ramstein and professor Michel Brunet (Univ. Poitiers). Most of my PhD work used the Atmospheric General Circulation Model LMDz to quantify and understand climate processes driving changes in African rainfall patterns, allowing the existence of giant watersheds such as the Megalake Chad (400,000 km2) from the Miocene to the mid-Holocene. We also worked at quantifying climate changes linked to the uplift of the Eastern African Rift System. During my postdoc at UC Santa Cruz with professor Lisa Sloan, I addressed similar questions for the Andes cordillera by modeling the impact of this mountain range on both atmosphere and ocean dynamics. I am now a permanent researcher employed by the French National Scientific Research Center (CNRS), and based at LSCE.

Within the PCP-PIRE project, I am trying to identify climate constraints affecting the Panama isthmus closure. Together with Carlos Jaramillo, Camilo Montes and colleagues from the LSCE, I am modeling the response of the climate system to different opening scenarii of the isthmus, using the IPSL (Institut Pierre-Simon Laplace) Earth System model. Using ocean-atmosphere dynamics, we model explicitly the epsilon-Neodymium, which is a passive tracer of water masses that can also be measured in fossil teeth and debris for different periods of time. Data comparison of our modeling results is promising.

My other research project focuses on merging climate science with evolutionary science. Future work within the PCP-PIRE project is to model the Mio-Pliocene climate of Panama and its surrounding areas at a high spatial resolution. I am also working on multidisciplinary projects (Phylospace, A. Franc) with networks (NNB, A. Antonelli) to set up lasting collaborations with paleontologists, paleobiogeographers and phylogenetecists. Our goal is to design new tools and ways to address old and basic, but still debated scientific questions: When, where and how did climate changes influence macro-evolution? How can we explain latitudinal gradients in biodiversity through time?

Spanish Version

Tras los patrones del clima pasado

Por Pierre Sepulchre | Investigador asociado PCP PIRE

Nací y crecí en la parte occidental de Francia. Estudié ciencias ambientales y me gradué con una licenciatura en agronomía del AgroParisTech (anteriormente el Instituto Nacional Agronómo de Paris-Grignon). Mi creciente interés en continuar la investigación académica y el estudio de la evolución me llevaron a hacer una Maestría en Filogenia, Paleontología y Paleoambientes en la Universidad de Montpellier. Allí, tuve la importante experiencia de trabajar con los profesores Jean-Jacques Jaeger y D. Jolly, con quienes reconstruí los ambientes del Mioceno del sudeste de Asia a partir de datos de polen fósil, así como la posibilidad de utilizar el modelo de Biome 4 para mi primer proyecto de comparación de modelos de datos.

En ese momento, yo quería entender los procesos físicos que determinaban los cambios a largo plazo en la biosfera y comencé un doctorado en el Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE), Gif-sur-Yvette en modelamiento de paleoclima con Gilles Ramstein y el profesor Michel Brunet (Univ. de Poitiers). Durante la mayor parte de mi trabajo de doctorado utilicé el Modelo de Circulación General Atmosférica LMDz para cuantificar y comprender los procesos climáticos que generan cambios en los patrones de lluvia de África, lo que permite la existencia de cuencas gigantes como el Chad Megalake (400.000 km2) desde el Mioceno hasta el Holoceno medio. También trabajé en la cuantificación de los cambios climáticos asociados a la elevación del Sistema del Rift de África Oriental. Durante mi postdoctorado en la Universidad de California en Santa Cruz con la profesora Lisa Sloan, abordé preguntas similares para la cordillera de los Andes al modelar el impacto de esta sierra en la atmósfera y la dinámica de los océanos. En este momento soy investigador permanente en LSCE y empleado por el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS).

Dentro del proyecto PCP-PIRE, estoy tratando de identificar las limitaciones climáticas que afectan el cierre del istmo de Panamá. Junto con Carlos Jaramillo, Camilo Montes y colegas del LSCE, estoy modelando la respuesta del sistema climático a diferentes escenarios de apertura del istmo, usando el modelo Earth System IPSL (Instituto Pierre-Simon Laplace). Usando dinámicas océano-atmósfericas, hacemos modelaciones explícitamente de epsilon-neodimio, el cual es un trazador pasivo de las masas de agua que también se puede medir en los dientes fósiles y otros restos (debris) durante diferentes períodos de tiempo. La comparación de datos de los resultados de nuestro modelo es prometedor.

Mi otro proyecto de investigación se centra en integrar la ciencia del clima con la ciencia evolutiva. El trabajo a futuro en el proyecto PCP-PIRE es modelar el clima del Mio-Plioceno de Panamá y sus alrededores a una alta resolución espacial. También estoy trabajando en proyectos multidisciplinarios (Phylospace, Franco A.) con redes (NNB, A. Antonelli) para establecer colaboraciones duraderas con paleontólogos, paleobiogeógrafos y filogeneticistas. Nuestro objetivo es diseñar nuevas herramientas y formas de abordar preguntas científicas que aunque antiguas y básico, aun se discuten: ¿Cuándo, dónde y cómo influyen los cambios climáticos en la macro-evolución? ¿Cómo podemos explicar gradientes latitudinales de la biodiversidad a través del tiempo?

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