Le réseau de recherche se concentre sur ces grandes questions : Où et quand la fonte du pergélisol se produit-elle au Canada et quels sont les risques découlant de ce changement?
La recherche est organisée en cinq thèmes interreliés nécessitant une masse critique et une expertise diversifiée qu’aucun groupe de recherche ou organisme gouvernemental ne possède à lui seul.
Contexte et objectifs
Les dangers sont les phénomènes qui rendent le dégel du pergélisol visible et pertinent pour les gens. Nous définissons un danger comme l’occurrence potentielle d’événements dans le système naturel qui peuvent causer des dommages aux infrastructures, aux ressources environnementales, aux écosystèmes et à la santé. La recherche sur les risques liés au pergélisol est souvent axée sur des phénomènes évidents tels que les effondrements dus au dégel, l’érosion côtière ou les caractéristiques thermokarstiques. Ces études se concentrent souvent sur les répercussions plutôt que sur les mécanismes causaux sous-jacents et, en particulier, un lien clair et quantitatif avec les changements du pergélisol fait défaut pour de nombreux phénomènes. La cartographie des risques liés au pergélisol est souvent fondée sur des données empiriques et sur la distribution connue de la glace de sol et des facteurs de terrain connexes. Ces approches sont toutefois limitées dans leur potentiel d’application à grande échelle par la rareté des données sur la glace de sol. Ce manque de connaissances et de capacités de prédiction des risques liés au dégel constitue une limite importante dans la planification et la gestion des ressources naturelles et des infrastructures.
L’objectif du thème 4 est de comprendre la pertinence et le contrôle des répercussions et des risques liés au dégel du pergélisol, et d’améliorer leur prévision afin de favoriser l’adaptation. C’est important, car les répercussions du dégel du pergélisol ont une incidence directe sur l’intégrité des couloirs de transport et des bâtiments, ainsi que les moyens de subsistance locaux, notamment l’accès aux terres, les ressources culturelles et la sécurité alimentaire et hydrique. Les risques sur le terrain comprennent l’affaissement, l’instabilité des pentes, la modification de la quantité et du moment du ruissellement ainsi que la libération de contaminants. Les étudiants diplômés et les boursiers postdoctoraux de ce thème acquièrent de l’expérience dans la collecte et l’analyse d’informations multiéchelles et interdisciplinaires sur les dangers du pergélisol dans nos transects de l’Arctique canadien. Les informations recueillies sont intégrées aux données et aux connaissances des thèmes 1 à 3 afin d’élucider les relations de cause à effet reliant les caractéristiques du pergélisol aux dangers et aux répercussions associés. En particulier, les informations sur les caractéristiques du pergélisol et les observations télédétectées des eaux de surface sont utiles pour établir un lien entre l’évolution du pergélisol dans divers contextes géomorphologiques et écologiques, et la formation de risques.
Les résultats du thème 4 nous permettront de classer les risques par ordre de priorité en fonction de leur pertinence pour les partenaires gouvernementaux, communautaires et industriels, et amélioreront la compréhension des risques naturels. La recherche sera influencée par deux philosophies : (1) la recherche s’adaptera aux besoins des partenaires et impliquera nos partenaires dans un cadre où ils pourront apporter leur contribution aux questions de recherche ainsi qu’à l’échelle et à la portée de nos produits de recherche. (2) Nous sensibiliserons davantage aux thèmes émergents à l’aide de sondages et d’entrevues afin de déterminer les surprises potentielles compte tenu de notre compréhension actuelle des changements rapides dans le Nord canadien.
Pascale Roy-Léveillée
Le thème 4 est dirigé conjointement par Pascale Roy-Léveillée (Université de Laval) et Jocelyn Hayley (Université de Calgary). Pascale travaille sur la vulnérabilité des terrains au dégel, le développement et la récupération des thermokarsts. Jocelyn Hayley développe de nouvelles méthodes pour caractériser les propriétés géomécaniques du pergélisol lors du dégel. Pascale, ainsi que les autres chercheurs travaillant sur ce thème, apporteront leur expertise et leur expérience du travail avec les communautés. Tous deux coprésideront le thème 4 au niveau du réseau et organiseront des activités thématiques ouvertes à tous les participants intéressés du réseau. Sept chercheurs seront formés dans le cadre du thème 4, soit 3 MSc, 3 Ph. D. et 1 postdoctorant.
Jocelyn Hayley
Les principaux participants à la recherche thématique combinent des compétences provenant de divers environnements de pergélisol et développeront des stratégies pour intégrer et améliorer la recherche sur les risques liés au pergélisol avec les résultats des autres thèmes. Ils apportent une expertise diversifiée en matière de répercussions et de risques liés au dégel du pergélisol en élaborant de nouvelles stratégies pour déterminer les changements dans les systèmes paysagers, écologiques et hydrologiques, et en développant des indicateurs de changement pour les principaux risques liés au pergélisol canadien.
Trevor Lantz travaille sur le développement et la récupération des thermokarsts.
Stephan Gruber apporte son expertise en matière de géorisques de montagne et de simulation du pergélisol.
Brian Moorman travaille sur l’évolution du pergélisol et la télédétection.
Melissa Lafrenière travaille sur l’hydrochimie et la biochimie des bassins versants du pergélisol.
Recherche sur les sous-thèmes
Le thème 4, structuré autour de deux sous-thèmes, prend en compte à la fois les risques thermokarstiques classiques, tels que les effondrements dus au dégel et les affaissements de terrain, ainsi que les répercussions liées au pergélisol sur les ressources environnementales clés telles que la qualité de l’eau et l’accès traditionnel aux terres. Les projets bénéficieront de l’approche en réseau pour la caractérisation (thème 1), la surveillance (thème 2) et la prédiction (le thème 3) du pergélisol.
Le sous-thème priorisation a pour objectif de comprendre la pertinence des différents dangers liés au dégel du pergélisol pour les parties prenantes afin de pouvoir hiérarchiser les efforts de prévision et de rendre les résultats utiles. Pour cela, nous concevons et distribuons une enquête pour évaluer la perception de nos partenaires sur l’importance ou les répercussions des dangers. Cela nous permettra de classer les dangers par ordre de priorité et de comprendre comment nos partenaires souhaitent que les produits du thème 4 soient fournis. Nous réalisons également une enquête d’opinion d’expert auprès des chercheurs du réseau et des scientifiques et ingénieurs internationaux spécialistes du pergélisol. Les sondages d’opinion des experts s’appuient sur la sagesse collective et déterminent les tendances émergentes qui peuvent nécessiter une attention accrue dans la conception des recherches de notre réseau. Les résultats alimenteront les recherches du thème 4 et pourront également conduire à de nouvelles questions à traiter en utilisant les approches de modélisation du thème 3. Dans la phase finale de PermafrostNet CRSNG, nous synthétiserons les connaissances et les données du thème 4, ainsi que les activités connexes des autres thèmes, en évaluations quantitatives. Les analyses permettront de déterminer si des données supplémentaires, par exemple par l’extension des réseaux de surveillance, sont susceptibles d’améliorer les résultats de la gestion. Utilisation d’une méthodologie d’entretiens structurés pour évaluer les capacités de prévision des dangers, l’ampleur relative des répercussions socio-économiques et les perceptions de nos partenaires quant aux avantages d’une surveillance supplémentaire de chaque type de danger. Ces données permettront d’élaborer des recommandations quantitatives pour les prochaines pratiques liées aux activités du du thème 4, bien que cette activité permette de déterminer les lacunes importantes en matière de données ou de compréhension concernant tous les thèmes et les partenaires.
Jackie Ziegler (T4-PDF1)
Titre: Enquêtes scientifiques et auprès des parties prenantes pour hiérarchiser les répercussions et les dangers du dégel.
Superviseurs: Trevor Lantz
Le projet étudie les risques liés au pergélisol par l’intermédiaire d’une série d’ateliers, d’enquêtes et d’entretiens avec de multiples parties prenantes, dont les communautés autochtones. Il vise à recueillir un éventail de points de vue sur les dangers liés au dégel du pergélisol et à définir les principales lacunes en matière de connaissances afin d’orienter les résultats du thème 4 et, plus largement, les plans nationaux d’adaptation au dégel du pergélisol à long terme.
Kaitlyn Diederichs (T4-MSc3)
Titre: Prédiction spatiale des effondrements dus au dégel.
Superviseurs: Lantz avec Morse et Kokelj; stage avec la CGTNO.
Le projet de Kaitlyn se concentre sur la compréhension de la distribution spatiale des ruptures de pente provoquées par le dégel du pergélisol en combinant des études sur le terrain, des inventaires SIG et l'analyse de carottes de forage. Kaitlyn espère développer un modèle prédictif de la susceptibilité des terrains aux ruptures de pente.
Emilie Stewart-Jones et Pia Blake (T4-PhD1)
Titre: Compréhension et prédiction des mouvements de masse induits par le dégel dans les montagnes escarpées.
Superviseurs: Stephan Gruber, Geertsema et Krautblatter, stage : FLNR, Tombstone.
Les projets de maîtrise d'Emilie et de Pia portent sur l'étude et la prévision des mouvements de masse induits par le dégel dans les terrains montagneux pergélisolés. Ces projets permettent de mieux comprendre l'évolution du pergélisol dans les montagnes escarpées du Canada et l'efficacité du contrôle climatique sur les glissements de terrain.
Le projet d'Emilie vise à générer des simulations de pergélisol spécifiquement pour les régions montagneuses escarpées. Le projet consistera à (a) rassembler et harmoniser les preuves de terrain existantes et nouvelles concernant la température et les mouvements de masse importants tels que les glaciers rocheux et les éboulements en montagne, et (b) optimiser et tester les outils de simulation générés dans le thème 3 pour une application dans les montagnes escarpées.
Le projet de Pia portera sur des pentes dont l'angle est compris entre 30 et 70 degrés, où l'accumulation de neige et les avalanches sont possibles. Ce projet permettra : a) de développer une simulation du pergélisol dans des pentes rocheuses escarpées hétérogènes (une partie de débris, une partie de neige) dans l'ouest du Canada, et b) d'effectuer une analyse descriptive de la température et des paramètres liés au dégel du pergélisol pour les instabilités importantes des pentes dans le passé.
Les méthodes développées dans le cadre de ces projets permettront une zonation prospective des risques autour des infrastructures dans les montagnes escarpées avec pergélisol et pourront contribuer à de futures solutions de prévision et d'atténuation.
Andrew Clark (T4-PhD4)
Titre: Détection précoce des ruptures de pente pour permettre la prévision des risques.
Superviseurs: Brian Moorman et Bernhard Rabus.
Le projet d’Andrew est axé sur la télédétection des côtes arctiques dans l’Arctique canadien occidental. Plus précisément, sa recherche doctorale porte sur les changements volumétriques le long des côtes de l’Arctique en exploitant la disponibilité des données 3D provenant des ensembles de données ArcticDEM et UAV-SfM. Ces travaux seront utilisés pour mieux comprendre le rôle de l’érosion côtière arctique sur le système climatique et dans le cycle du carbone. En outre, les recherches d’Andrew introduisent des techniques d’automatisation de l’extraction des caractéristiques côtières en utilisant l’analyse d’images basée sur les objets, ce qui crée des caractéristiques de délimitation pour caractériser la zone côtière, mais contribue également à la surveillance à grande échelle de l’érosion côtière dans l’Arctique.
Erika Hille (T4-PhD5)
Titre: Characterizing the sensitivity and response of Arctic streams and rivers to permafrost thaw.
Superviseurs: Melissa Lafrenière avec Steve Kokelj.
Les recherches d’Erika visent à déterminer comment et pourquoi la réponse des systèmes aquatiques au dégel du pergélisol varie entre les différents paysages de pergélisol de l’Arctique canadien.
L’objectif principal du projet d’Erika est de créer un cadre conceptuel pour caractériser la sensibilité et la réponse des cours d’eau de l’Arctique au dégel du pergélisol. Erika s’efforce de combler les principales lacunes dans notre compréhension de l’influence des facteurs paysagers sur l’hydrologie et la qualité de l’eau des ruisseaux et des rivières de l’Arctique canadien occidental. Le projet d’Erika consiste à déterminer les facteurs environnementaux au niveau du bassin versant qui contrôlent la variabilité spatiale des réponses biogéochimiques des bassins versants des tourbières à la dégradation du coin de glace. Elle étudie également la manière dont les affluents des tourbières riches en carbone influencent la réponse biogéochimique des réseaux fluviaux à l’affaissement rétrogressif dû au dégel et examine comment le dégel du pergélisol modifie les voies d’écoulement des eaux souterraines vers les rivières arctiques en hiver. Erika mène des consultations communautaires avec le Comité des chasseurs et trappeurs d’Inuvik et la Corporation communautaire de Tuktoyaktuk, et collabore avec eux sur le projet. Plusieurs épisodes de pluie au début du mois d’août 2018 ont entraîné une inondation par voie de terre à Resolute. La communauté a été obligée de réagir en creusant des tranchées dans plusieurs routes de la communauté pour drainer les eaux de crue à proximité des bâtiments. Ce projet quantifie et analyse les relations entre les caractéristiques du pergélisol et la glace de sol dans différents contextes géomorphologiques et végétaux, et intègre ces résultats aux conditions de pente et de drainage, aux zones d’érosion potentielles, aux changements hydrologiques et à la fréquence et à l’ampleur des inondations. Grâce à cette recherche, Erika détermine quel type de couche active et de conditions de pergélisol font que les systèmes hydrologiques deviennent plus rapides et plus sensibles aux changements de précipitations.
Lea Cornette (T4-MSc4)
Titre: Permafrost frost thaw-induced disturbance of soil nutrient status linked to plot- and ecosystem gas exchanges.
Superviseurs: Oliver Sonnentag
Danielle Chiasson (T4-MSc5)
Titre: Rétablissement du pergélisol dans les lacs et les étangs drainés.
Superviseurs: Pascale Roy-Léveillée.
Danielle détermine les contrôles sur les taux et les limites de récupération du pergélisol dans les bassins de lacs et d’étangs drainés. Ce projet a lieu dans la plaine Old Crow, avec d’autres projets du réseau et des membres de la Première Nation des Gwitchin Vuntut, pour collecter des échantillons de tourbe et des carottes à des fins d’étude.
La plaine Old Crow est un écosystème arctique de basses terres situé dans la zone de pergélisol continu du nord du Yukon. La région est composée de milliers de lacs, de rivières sinueuses et de pergélisol. La plupart des lacs sont susceptibles de changer sous l'effet de l'érosion, de l'expansion et, finalement, du drainage, laissant derrière eux de grands bassins de drainage. Le projet cas est d'examiner l'évolution des bassins drainés de plus de 100 ans dans l'écotone forêt/toundra et de comparer leur évolution avec celle des lacs récemment drainés. Les deux objectifs sont 1) Caractériser la succession végétale et restauration de pergélisol post-drainage des anciens lacs et 2) Examiner si le changement rapide du paysage que nous voyons aujourd’hui (derniers 100 ans) est typique ou accéléré par des changements climatiques.
Les sites d'étude se trouvent dans des anciens bassins drainés dans l'écotone forêt boréale/toundra dans la Plaine Old Crow, Yukon. La Plaine Old Crow fait partie du territoire traditionnel de la Première nation Vuntut Gwitchin. Le pergélisol a une épaisseur de 60 m dans la plaine d'Old Crow, et l'épaisseur de la couche active varie entre 25 et 55 cm aux sites d'études. La surface terrestre des sites de toundra est dominée par un mélange de toundra arbustive verticale et de toundra arbustive naine, ainsi que par des tourbières dominées par des sphaignes. Les étangs restants dans les bassins abritent une abondance de macrophytes aquatiques et de tapis flottants. Des échantillons de tourbe ont été prélevés dans divers bassins pour la datation du carbone et des analyses paléoécologiques. De même, des relevés géophysiques préliminaires ont été réalisés pour déterminer si le pergélisol se reconstitue dans les bassins depuis le drainage. D'autres recherches comprennent la reconstitution de la succession végétale dans les bassins. Des carottes de tourbe et de sédiments seront analysées pour y trouver des macrofossiles et du pollen.
Nicole Corbiere (T4-MSc6)
Titre: Mercury and methylmercury concentrations in drained basin complexes in Old Crow Flats, Yukon, Canada
Superviseurs: Pascale Roy-Léveillée.
Collaborateurs et partenaires
- F. Calmels
- S.V. Kokelj
- M. Packalen
- S. MacDougall
- C. Stevens
- P. Morse
- M. Geertsema
- L. Arenson
- L. Fishback
Les résultats de la recherche sont répertoriés sur notre page Publications.