Nouveau papier dans Biogeosciences: Dynamique des transferts thermiques et de l’humidité des polygones humides suivant une perturbation du pergélisol

mars 10, 2016 dans Article, post

Le niveau de base de la vallée de Qalikturvik sur l’ile Bylot au Nunavut est tapissé de polygones à coin de glace. Un sous-groupe de ces polygones nommés polygone à centre déprimé ou polygone humide permet de conserver en son centre l’humidité provenant de la fonte de la neige et des précipitations, comme une sorte de bol dans la toundra. Ces polygones humides supportent des environnements écologiques productifs, particulièrement lorsqu’on considère la nature plutôt aride qui caractérise le Haut-Arctique.

Le ravinement de thermo-érosion érode et abime les côtés de ces bols, change leur capacité de retenir l’humidité et peut forcer un changement du régime thermique de la couche active. Un seul ravin peut abimer des centaines de polygones, et les ravins peuvent se compter par dizaines au site d’étude.

Des polygones intacts et érodés localisés à proximité les uns des autres ont été étudiés, instrumentés et comparés durant 2012-2013.  Le polygone humide sature en humidité dans presque tout son centre en début de saison et lors des précipitations; il s’assèche progressivement durant l’été en surface en fonction de l’approfondissement de la couche active. Son bilan d’humidité est supérieur aux polygones perturbés. L’évolution de la couche active est progressive et ressemble à celle d’un autre polygone humide étudié. La végétation est relativement uniforme en son centre (ex: Carex sp.).

Par contre les polygones perturbés sont très variables: certaines zones à l’intérieur d’un polygone érodé peuvent rester humides, quand une autre sera particulièrement sèche. La profondeur de la couche active peut soit ressembler à celle qui se trouve dans un polygone humide, ou même s’amincir significativement. Des ensembles de plantes séchées témoignent de la transition d’humide vers plus sec, ainsi que l’arrivée d’espèces plus adaptées à un environnement moins humide. Donc au sein d’un polygone érodé il y a une variation intra qui ne sera pas nécéssairement retrouvée de manière identique d’un polygone érodé à l’autre (variation inter), en fonction de la sévérité de la perturbation de chaque polygone et de sa proximité au ravin.

À l’échelle de la décénnie, cela signifie que le ravinement cause une situation d’hétérogénéité dans les polygones, et induit un régime d’humidité généralement plus sec, et ce bien au-delà de la zone directement ravinée.

Tous les détails et les figures se trouvent dans l’article :

Godin, E.; Fortier, D. & Lévesque, E.
Nonlinear thermal and moisture response of ice-wedge polygons to permafrost disturbance increases heterogeneity of high Arctic wetland
Biogeosciences, 2016, 13, 1439-1452

 

 

Maîtrise terminée avec succès pour Gautier Davesne!

mars 5, 2016 dans post

Félicitation à Gautier Davesne qui vient de terminer sa maîtrise avec succès sous la supervision de Daniel Fortier ! Son projet de recherche visait à étudier l’évaluation spatio-temporelle du pergélisol alpin marginal au sommet du Mont Jacques-Cartier en Gaspésie. Ce travail de maîtrise a permis de soumettre un article intitulé “The thermal regime of mountain permafrost at the summit of Mont Jacques Cartier in the Gaspé Peninsula, Québec, Canada : a 37-year record of fluctuations showing an overall warming trend” (auteurs : J. Gray ; G. Davesne ; D. Fortier ; E. Godin) accepté avec corrections mineures dans la revue Permafrost and Periglaciaire Processes. Un second article intitulé “Snow conditions control the occurrence of contemporary marginal mountain permafrost of the Chic-Chocs mountains, south-eastern Canada – a case study from Mont Jacques-Cartier” (auteurs : G. Davesne ; D. Fortier ; J. Gray) est actuellement en phase finale d’écriture et sera prochainement soumis dans la revue The Cryosphere.

Pour consulter son mémoire, cliquez ici!

 

Etienne Godin: un compte rendu de ma soutenance de thèse

février 23, 2016 dans post

Le 10 Février 2016 durant l’après-midi se tenait un événement critique dans le cheminement d’un candidat au doctorat : la soutenance de ma thèse. Cet exercice consiste à réunir un comité d’examen (ou jury), groupe de spécialistes qui est au fait de la recherche du candidat qui évaluera les idées proposées, la portée des contributions et la connaissance des menus détails du projet par l’étudiant.

Le jury était composé de :

  • Jan Franssen, Professeur au département de Géographie de l’Université de Montréal, Président rapporteur;
  • Daniel Fortier, Professeur au département de Géographie de l’Université de Montréal, Directeur de recherche;
  • Michel Allard, Professeur au département de Géographie de l’Université Laval, Membre du Jury;
  • François Costard, Directeur de Recherche, CNRS, Géosciences, Université Paris-Sud, Examinateur Externe;
  • Sjoerd Roorda, Professeur au département de Physique de l’Université de Montréal, Représentant de la Faculté des Études Supérieures.

La présentation dura environ 30 minutes, suivie d’une période de questions qui dura environ 2h30.

Pendant la soutenance, les membres du jury à gauche et Michel Allard en téléconférence (dans l’écran). Crédit photo : Josée Turcotte


Ma thèse est structurée en chapitres, soit un article par chapitre (Ch. II à V), précédé d’une introduction générale (Ch. I):

  1. Chapitre I : Introduction générale : présente le site à l’étude, la mise en contexte et la pertinence de la recherche. Présentation des questions/objectifs de recherche, c’est-à-dire :
    1. approfondir les connaissances géomorphologiques propres au ravinement de thermo-érosion;
    2. examiner, caractériser et quantifier les impacts du ravinement;
    3. considérer le rôle de celui-ci dans une optique d’évolution du paysage périglaciaire à court et moyen terme;
  2. Chapitre II : Géomorphologie d’un ravin de thermo-érosion, Ile Bylot, NU, Canada;
  3. Chapitre III : Évolution spatiale et temporelle des ravins de thermo-érosion;
  4. Chapitre IV : Effet du ravinement de thermo-érosion sur l’écoulement et la perte des sols;
  5. Chapitre V : Dynamique non-linéaire des transferts thermiques et de l’humidité des polygones humides dans le Haut-Arctique suivant une perturbation du pergélisol.

La période de questions fut dynamique – parfois colorée, mais dans tous les cas intense. Le support de l’assistance à mon égard était palpable et je lui en suis très reconnaissant!

La première question du premier tour de question, par M. Costard, dura environ 10 min – soit une dizaine de sous-points dans la question. Quelques exemples de ces sous-points :

  1. Quel est, selon ma compréhension, le rôle de la température de l’eau sur la dynamique de la thermo-érosion ? Comparativement au rôle de l’érosion mécanique par exemple?
  2. Quelles sont les raisons qui expliquent que le taux d’érosion du ravin à l’étude varie de très , suite à son initiation vers 10 fois moins les années suivantes ?
  3. Dans ma thèse, je présente des analogies de la dynamique de ravinement avec des ravins en zones arides. Quel est le lien ? (le jury en entier semblait intrigué par cette analogie)

Il y a deux tours complets de questions/réponses de la sorte – et un troisième tour partiel, suivi de quelques questions provenant de l’assistance, avant le début des délibérations vers 16 :20. Ce fut bref, le verdict tomba après une discussion d’une dizaine de minutes par le jury en huis clos. Résultat : Excellent !

Moment critique, la présentation du verdict du jury par le Président-Rapporteur. Crédit photo: François Costard.



La soutenance fut suivie par un goûter organisé par Josée Turcotte et Daniel Fortier, avec une généreuse contribution en nourritures et breuvage d’un membre de la famille et la main-d’œuvre par les membres du laboratoire et amis J

Un directeur et un étudiant contents! Crédit photo: François Costard.


Merci à tous pour votre présence – ce fut vraiment un événement exceptionnel !

Etienne

Présentation de Gautier Davesne lors du Colloque annuel du Centre d’études Nordiques !

février 18, 2016 dans Conference, post

Gautier Davesne a présenté les résultats de son projet de recherche de maitrise sur le pergélisol alpin du mont Jacques-Cartier en Gaspésie lors du colloque annuel du Centre d’Études Nordiques qui s’est déroulé le jeudi 11 février 2016 à l’Université de Québec à Trois-Rivières. Dans sa présentation, intitulée « Régime thermique du pergélisol alpin au sommet du Mt Jacques-Cartier (Gaspésie, Québec, Canada) : 37 ans de données montrant une tendance au réchauffement », Gautier a montré que le pergélisol alpin du sommet du mont Jacques-Cartier répondait très rapidement à la hausse marquée des températures de l’air depuis la fin des années 1970 et que sa température interne est présentement très près de 0 °C. Si cette tendance se poursuit, la disparition de cet ilot de pergélisol alpin devrait se produire d’ici à 2040 selon ses estimations, conduisant potentiellement à des bouleversements majeurs pour le géosystème alpin local.

Présentation PowerPoint

Évolution de la température moyenne annuelle de l’air (TMAA) modélisée (moyenne mobile de 5 ans pour filtrer les variations interannuelle) et température moyenne du sous-sol (TMAS) au sommet du mont Jacques-Cartier.

‘Safari aux gaz en Arctique’ dans le Soleil de Québec

janvier 8, 2016 dans Article

Jean-François Cliche, contributeur principal du blog scientifique Sciences dessus dessous (La Presse, Le Soleil), a interviewé Frédéric Bouchard à propos de son dernier article Modern to millennium-old greenhouse gases emitted from ponds and lakes of the Eastern Canadian Arctic (Bylot Island, Nunavut) récemment publié dans Biogeosciences.

Une belle perspective sur la nature de ses travaux et une présentation de ses résultats bien accessibles pour tous !

Tous les détails ici : http://www.lapresse.ca/le-soleil/actualites/dossiers/percees-scientifiques-2015/201512/30/01-4935604-safari-aux-gaz-en-arctique.php

Les mares et les lacs de l’île Bylot : puits ou sources de GES?

décembre 22, 2015 dans Article

Première étude sur l’âge des GES émis par les systèmes aquatiques dans l’Arctique canadien

*crédits: http://www.ete.inrs.ca/actualites/premiere-etude-age-ges-systemes-aquatiques-larctique-canadien par Gisèle Bolduc*

Pour la première fois, des chercheurs ont déterminé l’âge du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4) émis par les mares et les lacs de l’île Bylot au Nunavut. Ils ont observé des différences significatives quant à l’âge et au taux d’émission de ces gaz à effet de serre (GES) provenant de ces écosystèmes aquatiques situés en zone de pergélisol. Ces résultats sont publiés dans un article de la revue internationale Biogeosciences, dont le premier auteur est le chercheur postdoctoral Frédéric Bouchard du Centre Eau Terre Environnement de l’INRS et du Département de géographie de l’Université de Montréal. 

 

Les échantillons de gaz prélevés au cours de l’été ont révélé que l’âge et les taux d’émission de GES varient beaucoup d’un plan d’eau à un autre selon la taille et la profondeur. Par exemple, les mares peu profondes émettent du gaz datant de quelques siècles au plus et qualifié de plutôt « jeune », selon les datations au carbone-14. Certaines d’entres elles, recouvertes d’un tapis de cyanobactéries, constituent des puits de CO2 et des sources de CH4, alors que d’autres mares, dont les berges sont en érosion, sont des sources importantes des deux gaz. Quant aux lacs, ils libèrent des GES beaucoup plus âgés, jusqu’à près de 3 500 ans pour le CH4, mais à un rythme plus lent, du moins l’été.

« Cette étude montre l’importance des effets combinés des propriétés géomorphologiques, limnologiques et hydrologiques des écosystèmes aquatiques sur les émissions de CO2 et de CH4 provenant du dégel du pergélisol », indique la professeure Isabelle Laurion.

L’approche de l’équipe de recherche a permis de discriminer la contribution de deux types d’émission des GES : la diffusion et l’ébullition. C’est ainsi que les chercheurs ont constaté que la diffusion pourrait être sous-estimée, en particulier dans le cas des mares. Jusqu’à présent, c’était plutôt l’ébullition qui était considérée comme le processus dominant des émissions de CH4 par les systèmes lacustres.

 


« Cette étude novatrice sur l’âge des GES émis en Arctique canadien est l’une des rares études concernant les lacs situés ailleurs qu’en Sibérie ou en Alaska. Elle jette un nouvel éclairage sur le rôle spécifique des différents types d’écosystèmes aquatiques sur la dynamique du carbone associée à la dégradation du pergélisol et sur leur répercussion potentielle sur les changements climatiques à venir », souligne le chercheur Frédéric Bouchard. Elle pave la voie aux futures études qui devront non seulement mesurer les échanges gazeux, mais aussi tenir compte de l’âge du carbone émis, car cela influence grandement leur capacité d’agir comme un mécanisme de rétroaction positive sur le climat.

 

À propos de la publication 

Cette recherche a été réalisée par Frédéric Bouchard, Isabelle Laurion, Vilmantas Prėskienis, tous trois du Centre Eau Terre Environnement de l’INRS, Daniel Fortier de l’Université de Montréal, Xiaomei Xu de l’University of California et Michael J. Whiticar de l’University of Victoria. L’article «Modern to millennium‐old greenhouse gases emitted from ponds and lakes of the Eastern Canadian Arctic (Bylot Island, Nunavut)» vient de paraître dans la revue internationale Biogeosciences. ArcticNet, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Programme du plateau continental polaire de Ressources naturelles Canada, le programme Frontières de la découverte du CRSNG, le programme de formation EnviroNord et la W. Garfield Weston Foundation ont soutenu financièrement les travaux de cette équipe de recherche. 

Bouchard F, Laurion I, Pr, Prèskienis V, Fortier D, Xu X & Whiticar MJ (2015) Modern to millennium-old greenhouse gases emitted from ponds and lakes of the Eastern Canadian Arctic (Bylot Island, Nunavut). Biogeosciences12(23):7279-7298. DOI : 10.5194/bg-12-7279-2015

Le projet C-Degel : mise en ligne de la page du projet

octobre 30, 2015 dans Non classé

Le projet C-Degel a maintenant une page web, présentant l’équipe et le projet : Clickez ici pour visiter la page!

 

L’avenir de la recherche en pergélisol selon les jeunes chercheurs, dans ‘The Cryosphere’

octobre 14, 2015 dans Article, post

Ce papier récemment publié dans le journal The Cryosphere de EGU intitulé ‘Brief Communication: Future avenues for permafrost science from the perspective of early career researchers‘ propose des pistes de réflexion sur l’avenir de la recherche en pergélisol. Les auteurs de l’article dont Julie Malenfant Lepage, Frédéric Bouchard et Michel Paquette ont colligé les idées et commentaires émis par 88 jeunes scientifiques durant la Quatrième conférence européenne sur le pergélisol (été 2014).

Voici la bande-annonce présentant les points forts de l’article! (Frostbyte)

Cinq axes de recherche sur le pergélisol ont été identifiés à la conclusion de ce colloque :

  1. la dynamique du terrain en zone de pergélisol
  2. la modélisation des échanges de chaleur dans le pergélisol
  3. l’intégration du savoir traditionnel
  4. la distribution spatiale de la glace enfouie
  5. les défis pour les ingénieurs

Voici le résumé :

Abstract. Accelerating climate change and increased economic and environmental interests in permafrost-affected regions have resulted in an acute need for more directed permafrost research. In June 2014, 88 early career researchers convened to identify future priorities for permafrost research. This multidisciplinary forum concluded that five research topics deserve greatest attention: permafrost landscape dynamics, permafrost thermal modeling, integration of traditional knowledge, spatial distribution of ground ice, and engineering issues. These topics underline the need for integrated research across a spectrum of permafrost-related domains and constitute a contribution to the Third International Conference on Arctic Research Planning (ICARP III).

Fritz, M.; Deshpande, B. N.; Bouchard, F.; Högström, E.; Malenfant-Lepage, J.; Morgenstern, A.; Nieuwendam, A.; Oliva, M.; Paquette, M.; Rudy, A. C. A.; Siewert, M. B.; Sjöberg, Y. & Weege, S.
Brief Communication: Future avenues for permafrost science from the perspective of early career researchers The Cryosphere, 2015, 9, 1715-1720

http://www.the-cryosphere.net/9/1715/2015/tc-9-1715-2015.html

et sur ReasearchgGate : http://www.researchgate.net/publication/281592556_Frostbyte_-_Fritz_et_al._2015_TC_%28published%29

Julie Malenfant-Lepage au Canal Savoir : Quoi de neuf chercheurs ?

octobre 13, 2015 dans post

Nouvelle série télé au Canal Savoir : Quoi de neuf chercheurs? :

Cette coproduction originale avec les Fonds de recherche du Québec représente une occasion en or de découvrir les résultats d’une multitude de travaux menés dans les centres de recherche universitaire soutenus par les trois Fonds (Nature et technologies, Santé, Société et culture) et d’ainsi mieux comprendre les impacts profonds qu’ils ont sur nos vies et notre société.

Le 4e épisode porte sur le développement du Nord. Cet épisode dévoile les résultats et les impacts des recherches menées au Centre d’études nordique (CEN).
Julie Malenfant Lepage membre du géocryolab et candidate au doctorat au Département de génie civil de l’Université Laval participe à cet épisode. Les prochaines diffusions seront :

  • Mardi 27 octobre 2015 à 23:00
  • Mercredi 28 octobre 2015 à 18:30
  • Jeudi 29 octobre 2015 à 04:30
  • Vendredi 30 octobre 2015 à 14:00
  • Samedi 31 octobre 2015 à 08:00

Pour de plus amples renseignements :

http://canalsavoir.tv/emission/quoi_de_neuf_chercheurs

Nunavummiut, Parcs Canada et Science

septembre 8, 2015 dans post

Le 22 Juin 2015, Ile Bylot, Nunavut

Vers la mi-juin 2015, nous avions eu vent sur l’ile que des visiteurs souhaitaient visiter le Camp des oies. Les gardes-parcs de Parcs Canada (Sirmilik) sont des visiteurs réguliers, nous nous connaissons de vue ou par nom après toutes ces années. Les gardes viennent une ou deux fois par année pour vérifier que tout se fait proprement, que tout le monde va bien et bref partager quelques cafés et biscuits aux pépites avec nous. On se partage les dernières nouvelles: observations de la faune, nouvelles régionales, la finale de hockey et l’évolution des différents projets.

Mais cette fois-ci un visiteur surprise se joindrait au personnel de Parcs Canada : un officiel du gouvernement du Nunavut. Il souhaitait voir le camp et ce que nous y faisions. C’est plutôt inhabituel mais pas exceptionnel. Le dernier officiel qui avait visité le camp (du moins quand j’y étais) remontais à 2009 ou 2010 – il souhaitait voir la forêt fossile quelque part sur un plateau qu’Alexandre Guertin était en train de caractériser.

camp 1

Figure 1: Tout est impeccable au camp des oies.  Juin 2015.

Intéressant – j’aime les surprises! Donc le jour venu, tout était impeccable au camp (comme d’habitude, Figure 1). Ils débarquèrent et visitèrent le camp avec Yannick Seyer et Dom Fauteux comme guides. Suivi d’une pause diner-biscuits-hockey-café. Notre invité spécial, M. Joe Enook, membre de l’Assemblée Législative du Nunavut (pour la région de Tununiq), avait entendu parler de ‘ravins et d’érosion du pergélisol’ et annonçait qu’il souhaitait les observer.

 

Peu après, nous sommes partis vers le ravin avec M. Enook et le personnel de Parc Canada. Une drôle de réflexion me traversa la tête : je pensais pratique et utile d’avoir un ravin tout près du camp – parfait pour les visiteurs – mais j’imagine que je dois être l’un des rares à trouver quelquechose de positif ‘d’avoir un ravin actif’ à côté d’une infrastructure. Question de contexte!

Visite du Ravin 2015

Figure 2: De gauche à droite: Yannick Sayer, Dominic Fauteux, M. Joe Enook et Etienne Godin devant le ravin. Le 22 Juin 2015.

Arrivés sur le site, M. Enook et Carey (de Parcs Canada) avaient bien entendu parler de cette forme d’érosion. Ils admettaient qu’en photo, décrit oralement, ou même en survol héliporté, ça ne  rends pas justice, qu’il faut le voir sur place (Figure 2) pour comprendre comment c’est grand, à quelle vitesse ça évolue, comment la toundra a changé suite au ravinement. Canaux d’écoulement, glissement rétrogressifs, effondrements, surfaces drainées et dénudées, l’assistance a bien réalisé qu’est-ce qui se produit lorsque les coins de glace dans le pergélisol sont dérangés. M.Enook, bien instruit sur la problématique des changements climatiques, nous rapportait que bien des gens de la communauté n’ont pas une bonne idée de la dynamique du pergélisol et des impacts possibles lorsqu’un déséquilibre survient (un ravin).Il allait en parler durant son émission de radio hebdomadaire!

Ceci me fait réaliser que malgré des efforts répétés de diffuser la science (vulgariser) de manière classique, soit à l’aide de kiosques, conférences, affiches, discussions avec la communauté, le pergélisol en dérangement est parfois difficile à saisir, à concrétiser. Je pense que cette fois-ci – avec M. Enook pour qui la communication est toute simple avec sa communauté – permettra de créer des ponts auxquels je n’avais pas réfléchi. À considérer pour le futur, que les gens de la communauté intéréssés par la science et qui sont de bons communicateurs sont parmi les meilleurs pour présenter les connaissances avec un angle qui sera à la fois intéressant et accessible pour ce type d’auditoire.

Dans tous les cas, merci pour votre visite !