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Pedro Freitas

 

Étudiant 3è cycle

Département de biologie, Université Laval

Pavillon Alexandre-Vachon
1045 avenue de la Médecine
Université Laval
Québec
Québec, Canada
G1V 0A6

418.656.5644 poste 405644
pedro-freitas@campus.ul.pt

 

 


 
 
 

Projet de recherche

Dynamique et variabilité spatiale des mares de thermokarst arctiques et subarctiques et de leurs propriétés biogéochimiques

Introduction

L'Arctique et le subarctique évoluent rapidement avec le réchauffement climatique, entraînant la dégradation du pergélisol et la formation de mares de thermokarst. Ces écosystèmes aquatiques agissent comme des points biogéochimiquement chauds pour la mobilisation du carbone organique du sol par les transformations microbiennes, contribuant à l'augmentation des émissions de CH4 et de CO2. Ils présentent des propriétés optiques diverses, un reflet de ces caractéristiques biogéochimiques et limnologiques. La production des gaz à effet de serre par ces écosystèmes est considérée comme un mécanisme de rétroaction positive à l'augmentation de la température globale. Cependant, en raison de leur petite taille, les mares de thermokarst ne sont pas représentés de manière adéquate dans les modèles climatiques globaux et du système terrestre.

Objectifs

Identifier les variables biogéochimiques des mares (ex. TSS, DOM, CDOM, Chl a) qui peuvent être caractérisées à partir d'images satellitaires à haute résolution et dévélopper des algorithmes pour leur classification. Identifier les facteurs locaux (géomorphologie, sol, climat, végétation) conditionnant les propriétés biogéochimiques et spectrales des mares de thermokarst. Développer des méthodologies permettant de faire passer les observations des propriétés des mares de l'échelle locale à l'échelle régionale, en résolvant les problèmes liés aux ombres, au vent et à la radiation réfléchie par les environs du lac, qui ne sont actuellement pas pris en compte dans les analyses régionales de télédétection. Caractériser et analyser la variabilité spectrale des mares le long de deux transects régionaux dans le nord du Canada, du pergélisol sporadique au pergélisol continu, en identifiant les facteurs de conditionnement. Les dynamiques saisonnières et interannuelles seront aussi analysées.

Sites d'étude

Deux transects régionaux seront analysés: Transect 1- Le transect dans l'est de la baie d'Hudson, se développera entre 55° et 58°N, permettant l'analyse de la zone de transition toundra-forêt boréale, dans un secteur où le pergelisol est en dégradation avancée et où les processus de "arbustification" ont été très rapides. Le travail sur le terrain aura lieu dans des zones détaillées dans les environs des stations du CEN à Kuujjuarapik-Whapmagoostui et Umiujaq. Transect 2 - Le transect de la vallée du Mackenzie, se développera entre Eagle Plains et Tuktoyaktuk de 66° à 69°N, avec plusieurs zones de détail le long des routes Dempster et Tuktoyaktuk. Ce transect permettra également de concentrer l'analyse sur les lacs.

Matériel et méthodes

Des drones équipés avec caméras optiques et multispectrales permettront de caractériser spectralement les lagunes, de classer la végétation, de calculer des índices spectrales, de caractériser la géomorphologie, ainsi que la structure de la végétation et de réaliser des calculs de biomasse. Une sonde multiparamétrique sera utilisée pour la caractérisation physico-chimique des paramètres associés aux propriétés optiques des lagunes (DOC, TSS, etc.). Des échantillons d'eau seront prélevés et analysés en laboratoire. Ces données seront utilisées pour calibrer les images satellitaires par analyses statistiques. Analyse chimique et granulométrique des sols des bassins lacustres, mettant en évidence la teneur en carbone organique et en nutriments. Echantillonnage de points (DGPS) de la vérité de terrain avec différents types de végétation. Elles seront utilisées pour l'entraînement et la validation des classificateurs d'images de télédétection.

Références

Walter Anthony, K., Deimling, T. S., Nitze, I., Frolking, S., Emond, A., Daanen, R. Anthony, P., Lindgren, P., Jones, B., Grosse, G. (2018). 21st-century modeled permafrost carbon emissions accelerated by abrupt thaw beneath lakes. Nature Communications, 9:3262. DOI: 10.1038/s41467-018-05738-9. Bouchard, F., MacDonald, L., Turner, K., Thienpont, J., Medeiros, A., Biskaborn, B., Korosi, J., Hall, R., Pienitz, R., Wolfe, B. (2016). Paleolimnology of thermokarst lakes: a window into permafrost landscape evolution. Arctic Science, Vol. 3, 91-117. DOI: 10.1139/as-2016-0022. Schuur, E. A. G., McGuire, A. D., Schadel, C., Grosse, G., Harden, J. W., Hayes, D. J., Hugelius, G., Koven, C. D., Kuhry, P., Lawrence, D. M., Natali, S. M., Olefeldt, D., Romanovsky, V. E., Schaefer, K., Turetsky, M. R., Treat, C. C., Vonk, J. E. (2015). Climate change and the permafrost carbon feedback. Nature, Vol. 520, 171 - 179. DOI:10.1038/nature14338.

 
 
Localisation des sites de recherche
 
 

Communications scientifiques

Folhas, D., Duarte, A.C., Pilote, M., Vincent, W.F., Freitas, P., Vieira, G., Silva, A.M.S., Duarte, R.M.B.O., Canário, J., 2020. Structural characterization of dissolved organic matter in permafrost peatland lakes. Water, 12(11), 3059. DOI: 10.3390/w12113059 .

Freitas, P., Vieira, G., Canário, J., Folhas, D., Vincent, W.F., 2019. Identification of a threshold minimum area for reflectance retrieval from thermokarst lakes and ponds using full-pixel data from Sentinel-2. Remote Sensing, 11(6): 657. DOI: 10.3390/rs11060657.

 
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