Gabriel Chiasson-Poirier

Étudiant 2è cycle

Département de géographie, Université de Montréal

Pavillon 520, ch. de la Côte-Sainte-Catherine
520, ch. de la Côte-Sainte-Catherine
Université de Montréal
Montréal
Québec, Canada

8198292954
gchiassonpoirier@hotmail.ca

Direction

• Jan Franssen - Directeur
• Daniel Fortier - Codirecteur

Projet de recherche

Contrôles hydrogéomorphologiques et patrons d’écoulements souterrains suprapergélisol durant l’été arctique, rivière Niaqunguk, Iqaluit, Nunavut

PROBLÉMATIQUE
Les changements climatiques impactent le cycle hydrologique des rivières arctiques. Des études récentes suggèrent que le réchauffement de l’Arctique et la dégradation du pergélisol qui en découle entrainent une augmentation des débits minimums journaliers (Smith et al. 2007, St-Jacques et Sauchyn 2009). Les processus physiques contrôlant les écoulements et le stockage de l’eau dans la couche du sol sujette aux cycles de gel/dégel saisonniers (couche active), sont essentiels à la compréhension des liens entre dégel du pergélisol et altération du régime hydrologique, géochimique et écologique des rivières arctiques, ainsi que sur la décharge d’eau, nutriments et de sédiments dans l’Océan arctique.

OBJECTIFS
L’objectif principal de mon projet de recherche est de fournir une meilleure caractérisation de l’influence de différentes unités géomorphologiques sur les patrons d’écoulements souterrains suprapergélisol et sur leur connexion avec les eaux de surface durant l’été arctique.

Pour ce faire, les objectifs méthodologiques suivants seront développés :

1. faire le suivi sur une pente de l’évolution des patrons d’écoulements suprapergélisol et de la topographie du plafond de gel du pergélisol,
2. identifier les principaux contrôles physiques influençant les patrons d’écoulements durant la période de dégel et lier ces contrôles à différents degrés de connectivité hydrologique,
3. évaluer l’importance de la contribution des eaux souterraines relativement à d’autres sources d’eau (pluie, lacs, écoulement hortonien) contribuant au débit d’un petit tributaire de tête situé au pied de la pente étudiée, afin de confirmer le degré de connectivité hydrologique à travers la séquence pente - cours d’eau.

MÉTHODOLOGIE
La pente instrumentée est adjacente à un tributaire de tête du bassin versant de la rivière Niaqunguk (superficie: 58 km²), situé au nord-est de la ville d’Iqaluit, Nunavut (63° 45’ N, 68° 33’ W). Ce tributaire draine une superficie de 0,41 km², caractérisée par une géologie de surface hétérogène et une profondeur de couche active relativement peu profonde (<1,5m) (Leblanc et al. 2015). Les différents types de dépôts de surface (ex: fluvioglaciaire, champ de blocs, couverture de dépôts organiques ou de till de différentes épaisseurs) présents dans le sous-bassin sont représentatifs de l’ensemble du bassin versant de la rivière Niaqunguk.

Les études effectuées sur le terrain impliqueront :

1. un suivi en continu du réseau d’écoulement souterrain pour la séquence pente – cours d’eau, grâce à un réseau de piézomètres équipés d’enregistreurs de pression mesurant les niveaux d’eau, ainsi qu’une cartographie de l’architecture de la pente, grâce à des méthodes intrusives (ex: carottage, sondage de gel) et des méthodes non-intrusives (ex: profils de résistivité électrique),
2. une caractérisation des sources d’eau (ex.: eaux souterraine, tributaire, lac et pluie) à l’aide de traceurs environnementaux (ex.: conductivité électrique, isotopes stables et carbone organique dissous).

Une combinaison d’analyses canoniques et de fonctions basées sur des eigen-vecteurs asymétriques sera utilisée afin de déterminer quels sont les caractéristiques géomorphologiques et les degrés de connectivités permettant d’expliquer la variation des patrons d’écoulement observés au courant de l’été. Des analyses hydrochimiques permettront ensuite de quantifier la proportion d’eau souterraine alimentant le débit du tributaire et de suivre l’évolution de la connectivité structurale à travers la séquence pente - cours d’eau. De plus, une caractérisation détaillée de la géologie de surface du sous-bassin sera aussi effectuée afin de déterminer comment différents types de dépôts ou unités hydrogéomorphologiques peuvent influencer la connectivité hydrologique.

IMPLICATIONS
Les résultats de cette recherche permettront une meilleure compréhension de la contribution des écoulements souterrains au débit des rivières arctiques et de prédire les impacts des changements climatiques sur l’hydrologie de la couche active. La ville d’Iqaluit, capitale du Nunavut et plus importante ville de l’est de l’Arctique, a identifié la rivière Niaqunguk comme source alternative d’eau potable. Les connaissances développées seront donc aussi essentielles pour gestion durable des ressources en eau de la rivière.