Supervision par :

Oliver Sonnentag (Membre régulier)

Description du projet de recherche

Mise en relation des flux de gaz à effet de serre souterrains et en surface dans la région arctique boréale du Canada

Introduction: Il est estimé que l’augmentation des températures prévue sera la plus prononcée dans la région arctique boréale du Canada, favorisant ainsi la libération accélérée des stocks de carbone et d’azote présentement contenus dans le pergélisol. Cependant, la compréhension sur le fonctionnement biogéochimique de ces écosystèmes hétérogènes demeure limitée, même sous les conditions climatiques actuelles. La production des gaz à effet de serre (GES) dans ces sols est fermement liée à la disponibilité en carbone et en nutriments. Ces écosystèmes nordiques dépendent notamment de la disponibilité des éléments nutritifs du sol, des échanges parmi la végétation et le sol et des relations entre le carbone et les nutriments afin de déterminer leur rôle par rapport aux GES (qu’ils agissent comme une source ou un puits). Les études concernant les mesures de flux de GES en surface avec les processus souterrains demeurent peu abondantes étant donné l’isolement des régions à l’étude. Objectifs: Cette étude vise principalement à explorer les relations des cycles du carbone et de l’azote dans la région arctique boréale. Plus précisément, les flux de certains GES – soient le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et l’oxyde nitreux (N2O) – seront suivis de près afin de les comparer à des mesures traitées de GES et de nutriments. Sites d'études: Les dynamiques des GES étudiés seront observées sur deux sites dans les Territoires du Nord-Ouest au Canada, soient Trail Valley Creek (68°44’ N, 133°29’ W), un terrain localisé dans la toundra arctique sur du pergélisol continu, et Scotty Creek (61°18’ N, 121°18’ W), un site caractérisé par un paysage de tourbières à dégel rapide sur du pergélisol sporadique dans la zone boréale. Matériel et méthodes: Cette étude vise à capturer les variabilités spatiales et temporelles des flux de GES (CO2, CH4 et N2O) à partir de plusieurs couvertures terrestres individuelles (surfaces de toundra de montagne, zones de toundra polygonales, lacs, ruisseaux, zones humides) mesurées manuellement et automatiquement. Cette dernière méthode implique l’utilisation des chambres automatiques, soit un outil de mesure exceptionnel jusqu’à présent dans le Grand Nord de l’Arctique canadien. Ces mesures de flux visent notamment à capturer la haute résolution spatiale et temporelle des activités de GES; elles sont complétées par une série détaillée de mesures de processus biogéochimiques sous-jacents dans le profil du sol, parmi lesquelles les ressources nutritives, les GES et les activités d’oxygène représentent des éléments essentiels pour relier les flux de GES observés en surface avec les processus souterrains. Résultats attendus: L’exploration des relations entre les cycles du carbone et de l’azote en haute latitude permettra une avancée considérable à la compréhension actuelle de la rétroaction climatique des écosystèmes dans la région arctique boréale. Les flux de GES devraient notamment afficher une forte variabilité spatiale et temporelle en fonction du type de sol, des conditions d’humidité et de la composition végétale à travers le paysage hétérogène.

Coordonnées des sites de recherche

Communications scientifiques

Mavrovic, A., Sonnentag, O., Lemmetyinen, J., Voigt, C., Rutter, N., Mann, P., Sylvain, J.-D., Roy, A.R., 2023. Environmental controls of winter soil carbon dioxide fluxes in boreal and tundra environments. Biogeosciences, 20(24): 5087-5108. DOI: 10.5194/bg-20-5087-2023.

Voigt, C., Marushchak, M.E., Abbott, B.W., Biasi, C., Elberling, B., Siciliano, S.D., Sonnentag, O., Stewart, K.J., Yang, Y., Martikainen, P.J., 2020. Nitrous oxide emissions from permafrost-affected soils. Nature Reviews Earth & Environment, 1: 420-434. DOI: 10.1038/s43017-020-0063-9.

Voigt, C., van Delden, L., Marushchak, M.E., Biasi, C., Abbott, B.W., Elberling, B., Siciliano, S.D., Sonnentag, O., Stewart, K.J., Yang, Y., Martikainen, P.J., 2020. Nitrous oxide fluxes from permafrost regions. DOI: 10.1594/PANGAEA.919217.