Dynamique transitoire des biogéosystèmes nordiques en réponse aux changements climatiques

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Selon les plus récentes simulations du climat, l'impact des changements climatiques sera ressenti plus fortement et plus rapidement au niveau des hautes latitudes qu'ailleurs sur la planète. Avec comme objectif d'évaluer les réponses dynamique et transitoire des biogéosystèmes nordiques aux changements climatiques, nous étudions les interactions entre le climat, le pergélisol et le milieu biotique à travers le temps et l'espace. Les biogéosystèmes à l'étude sont situés le long d'un transect latitudinal permettant d'observer un large spectre de conditions de pergélisol au sein du Canada, selon un fort gradient climatique et environnemental. La recherche portera d'abord sur l'impact des climats et environnements passés sur la nature, la formation, la distribution et les propriétés de la glace du pergélisol, éléments structurants des géosystèmes nordiques. Pour cela des modèles cryostratigraphiques spatialement explicites seront développés à partir de photogrammétrie à haute résolution validée par des profils topographiques, des forages et des profils géophysiques du pergélisol. L'âge et les propriétés géotechniques et géochimiques du pergélisol (sédiment, glace, matière organique, nutriments) seront déterminés en laboratoire et intégrés aux modèles cryostratigraphiques. Afin d'évaluer la réponse dynamique des biogéosystèmes aux changements climatiques, certains processus géomorphologiques clés contribuant à accélérer la dégradation thermique et physique du pergélisol seront caractérisés et quantifiés sur le terrain. Ces études seront ensuite complétées par la modélisation physique de ces processus au sein des simulateurs environnementaux du Geocryolab permettant de reproduire le climat et les conditions de pergélisol étudiés sur le terrain. Les simulateurs comprennent des senseurs thermiques, mécaniques et hydrogéologiques permettant de déterminer avec précision les propriétés d'échantillons de pergélisol lors de la réalisation des expériences, ceci avec un contrôle expérimental rarement atteint sur le terrain. La modélisation physique permettra d'étudier, à des échelles spatiales et des niveaux de complexité expérimentale différents, la dynamique du pergélisol en réponse à différents processus et aux scénarios de gel et de dégel résultant des simulations de changements climatiques régionaux. Les résultats obtenus seront enfin utilisés pour développer des modèles numériques de la réponse thermo-mécanique du sol au dégel en couplant les transferts de chaleur conductifs et convectifs aux transferts de masse. Ces données sont cruciales pour évaluer la réponse dynamique et la résilience du pergélisol aux changements climatiques et environnementaux et l'impact de la dégradation du pergélisol sur le cycle du carbone, la dynamique hydrologique et biotique continentale et ultimement sur l'évolution du paysage et des écosystèmes nordiques canadiens.**