Accueil | Nos membres | Nous joindre | English | |  

Samuel Gagnon

 

Chercheur post-doctoral

Département de géographie, Université de Montréal

Autre
Université de Montréal
Montréal
Québec, Canada

14186563340
samuel.gagnon.1@gmail.com

 

 


 
 
 

Projet de recherche

Rôle de la végétation et de la glace de sol sur la résistance thermique du pergélisol et la libération du carbone souterrain face aux changements climatiques

Introduction

La dynamique de la couche active (CA; couche qui dégèle en été et regèle en hiver au-dessus du pergélisol) joue un rôle central dans la libération du carbone contenu dans les sols arctiques puisqu’elle dicte la portion de sol disponible pour la décomposition microbienne. Les propriétés du couvert végétal sont déterminantes pour moduler le bilan d’énergie à la surface, l’entrée d’énergie et sa diffusion dans la CA. La dynamique de la CA est également influencée par la glace souterraine, notamment dans la zone de transition (ZT), une zone à l’interface entre le pergélisol et la CA. Cette zone est très riche en glace et nécessite un apport exponentiel d’énergie thermique pour dégeler. Le couvert végétal et la ZT ont donc tous les deux des rôles de « tampon énergétique » limitant la hausse de température du pergélisol, ce qui peut ralentir la progression de la CA et limiter, pour un temps, la dégradation du pergélisol et la décomposition du carbone.

Objectifs

Ce projet de recherche a pour but d’étudier les effets indirects des changements de végétation à la surface du sol et de la ZT sur la dynamique de la CA. Plus spécifiquement : 1) caractériser et comparer les propriétés physiques des différentes couches du pergélisol (CA, ZT de la partie supérieure du pergélisol, pergélisol profond) et évaluer comment ces couches contribuent à la résilience et la vulnérabilité des écosystèmes de surface en investiguant les transferts d’énergie; 2) mettre en évidence les interactions entre les changements à la surface du sol (hydrologie de surface ↔ humidité du sol ↔ végétation ↔ neige) et leurs impacts sur le régime thermique du pergélisol; et 3) identifier les impacts à court (1-5 ans), moyen (5-100 ans) et long terme (>100 ans) des perturbations rapides et graduelles des conditions de surface sur la géomorphologie de surface, le régime thermique du pergélisol et les processus biogéochimiques qui ont lieu dans la CA.

Sites d'études

Les travaux de terrain seront effectués à l’île Bylot, Nunavut, à la fin du mois de mai 2021 lorsque la CA est encore majoritairement gelée. Ce lieu d’étude a été choisi en raison du long suivi environnemental de sites expérimentaux permettant de comparer un éventail de changements de la végétation et hydrologiques se produisant dans l’Arctique et attendus au cours des prochaines décennies. Les sites simulent l’effet de la fertilisation sur la végétation en faisant un ajout annuel de nutriments (18 parcelles), l’effet d’une augmentation des températures de l’air avec des micro-serres (12 parcelles), et suivent l’effet de l’arbustation dans un site où la population d’arbustes érigés représente 80% du couvert végétal (12 parcelles). Au total, 42 parcelles sur lesquelles la communauté végétale a déjà été décrite seront utilisées afin d’obtenir une bonne représentativité spatiale des différents sites et de la zone bioclimatique.

Matériel et méthodes

Des forages allant jusqu’à ~2-3 m de profondeur seront faits sur chaque parcelle afin d’étudier la cryostratigraphie des sols. Les carottes de pergéglisol seront ensuite examinées pour mesurer les cryostructures présentes (CT-scan), le contenu en glace, la conductivité thermique des horizons (sonde par état non-stationnaire), l’isotopie de l’oxygène, les ions majeurs (analyseur élémentaire) et la teneur en carbone organique. Des expériences en laboratoire seront également faites afin de déterminer les effets relatifs des facteurs affectant la formation de la ZT. Ces expériences seront réalisées avec le simulateur d’environnement de l’Université de Montréal permettant de recréer des conditions climatiques allant jusqu’à -25°C et des chocs thermiques (des vagues de froid ou de chaleur avec un taux moyen de ±2°C h-1). Une cellule de pergélisol à grande échelle (2 m de long, 1.5 m de large, 1.5 m de haut) sera utilisée pour simuler la formation de la ZT dans des conditions contrôlées.

Résultats attendus

Ces travaux permettront de mieux comprendre la diversité des dynamiques de la couche active et du pergélisol à l’échelle du paysage, d’approfondir les connaissances sur la zone de transition et de déterminer le rôle de celle-ci et de la végétation sur les processus de stockage et de libération du carbone dans les milieux arctiques.

 
 
Localisation du site de recherche
 
 

Communications scientifiques

Gagnon, S., Allard, M., 2020. Changes in ice‐wedge activity over 25 years of climate change near Salluit, Nunavik (northern Québec, Canada). Permafrost and Periglacial Processes, 31(1): 69-84. DOI: 10.1002/ppp.2030.

Gagnon, S., Allard, M., 2020. Geomorphological controls over carbon distribution in permafrost soils: the case of the Narsajuaq river valley, Nunavik (Canada). Arctic Science(published online 2020-07-29). DOI: 10.1139/AS-2019-0026.

Gagnon, S., 2018. Pergélisol: un retrait progressif. Pages 12-13 dans Brousseau, Y., Mercier, G. (Éditeurs). Le Québec d'une carte à l'autre. Géographie, Presses de l’Université du Québec. Québec, Québec, Canada.

Gagnon, S., Allard, M., Nicosia, A., 2018. Diurnal and seasonal variations of tundra CO2 emissions in a polygonal peatland near Salluit, Nunavik, Canada. Arctic Science, 4(1): 1-15. DOI: 10.1139/as-2016-0045.

Gagnon, S., L’Hérault, E., Lemay, M., Allard, M., 2016. New low-cost automated system of closed chambers to measure greenhouse gas emissions from the tundra. Agricultural and Forest Meteorology, 228-229: 29-41. DOI: 10.1016/j.agrformet.2016.06.012.

 
© 2020 Tous droits réservés | Adapté d'un design original de BinaryTheme.com